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Ausbau der Seehafenzufahrten - Die Rolle der BAW als Gutachter in der Planungs- und Genehmigungsphase

Die weltweiten Warentransporte werden zu über 90 Prozent auf dem Seeweg abgewickelt. Die Seehäfen dienen den Warenströmen als Anlaufstelle und haben daher eine besondere Bedeutung für den gesamten Welthandel. Auch die deutsche Volkswirtschaft ist auf eine leistungsfähige Infrastruktur der Seehäfen angewiesen, um das Außenhandelsvolumen von jährlich rund zwei Billionen Euro effizient umsetzen zu können. Um die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Seehäfen international zu sichern, wurden sie, wie auch ihre Zufahrten, in der Vergangenheit immer wieder an die Anforderungen der modernen Seeschifffahrt angepasst. So wurden seit dem Ende des 19. Jahrhunderts viele Fahrrinnen verändert, beispielsweise an Ems, Jade, Weser und Elbe. Zusätzlich haben umfangreiche Küstenschutzmaßnahmen, wie etwa Eindeichungen, die ursprünglich natürlichen Tideflusssysteme nachhaltig verändert. Auch heute sind noch weitere Fahrrinnenanpassungen für die Unter- und Außenelbe, die Unter- und Außenweser und die Außenems geplant. Die Pläne werden auf Antrag eines Bundeslandes (überwiegend Niedersachsen, Hamburg, Bremen) von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) des Bundes durchgeführt und der Planfeststellungsbehörde zur Genehmigung vorgelegt. Die BAW ist im Auftrag der WSV als Sonderfachgutachter an den Planungen beteiligt. Da Seehafenzufahrten wie beim Hamburger Hafen leicht 100 Kilometer lang sein können, ergeben sich großflächige zusammenhängende Eingriffsflächen. Die geplanten Fahrrinnenanpassungen zählen entsprechend zu den größten Infrastrukturprojekten Deutschlands, bei denen zahlreiche Nutzungskonflikte beachtet werden müssen. Dazu gehört, dass die Seeschifffahrt auf den Tideflüssen in einem besonders schützenswerten Ökosystem stattfindet. Darüber hinaus schließen sich meist Schutzgebiete von nationaler und europäischer Bedeutung an. Fahrrinnenanpassungen können daher komplexe Auswirkungen auf die biotischen und abiotischen Systemparameter eines Tideflusses haben. Im Rahmen der für die Planungen nach nationaler und europäischer Gesetzgebung erforderlichen Umweltverträglichkeitsprüfung besteht somit eine hohe Verantwortung der Gutachter bei der Ermittlung und Prognose der ausbaubedingten Auswirkungen auf das Ökosystem. Hieraus ergibt sich die besondere Bedeutung der BAW-Gutachten: Die von der BAW prognostizierten Auswirkungen auf die abiotischen Systemparameter sind Grundlage für die ökologische Bewertung. So werden durch einen Ausbau der Wasserstand (z. B. Tidehochwasser, Tideniedrigwasser, Sturmflutscheitelwasserstände), die Strömungen und der Salzgehalt beeinflusst. Auch müssen die Auswirkungen auf den Sedimenttransport und das Gewässerbett (Morphodynamik) der von Gezeiten geprägten Flüsse ermittelt werden. (Text gekürzt)

Küstenschutzarbeiten auf Wangerooge beginnen in den nächsten Wochen

Wangerooge/Norden. Schutzdünen spielen für den Küstenschutz auf den Ostfriesischen Inseln eine wichtige Rolle. Insbesondere Strandabschnitte mit einer hohen Dynamik stehen dabei unter fortwährender erhöhter Beobachtung des für den Schutz der Inseln zuständigen Niedersächsischen Landesbetriebs für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN). Auf Wangerooge soll ein solcher Abschnitt im Bereich der Nordostdünen in diesem Sommer mit 25.000 Kubikmetern Sand zusätzlich gesichert werden. Schutzdünen spielen für den Küstenschutz auf den Ostfriesischen Inseln eine wichtige Rolle. Insbesondere Strandabschnitte mit einer hohen Dynamik stehen dabei unter fortwährender erhöhter Beobachtung des für den Schutz der Inseln zuständigen Niedersächsischen Landesbetriebs für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN). Auf Wangerooge soll ein solcher Abschnitt im Bereich der Nordostdünen in diesem Sommer mit 25.000 Kubikmetern Sand zusätzlich gesichert werden. Mit dem Material wird der vor der eigentlichen Dünenkette als seewärtige Dünenverstärkung aufgebaute Verschleißkörper auf einer Länge von rund 700 Metern gezielt verstärkt. Einige leichte Sturmfluten und erhöhte Wasserstände des Winterhalbjahres hatten hier lokal zu stärkeren Sandverlusten geführt. Die Küstenschützer des NLWKN sprechen auf Grund ihrer Analysen zur Sturmflutsicherheit von einem „erwarteten Sandabtrag“: „Die Situation an der seewärtigen Dünenverstärkung wird stark durch die hier gegebene, sehr variable Strandsituation bestimmt. Durch die sich nach Osten verlagernden Strandpriele können dabei lokal sehr niedrige Strandlagen auftreten, die zu Sandabträgen führen“, erklärt Prof. Frank Thorenz, Leiter der für den Schutz der Inseln zuständigen Betriebsstelle Norden. Die Verluste an der Verstärkung sind dabei einkalkuliert: „Das Sanddepot dieses natürlichen Verschleißkörpers „opfert“ sich gewissermaßen planmäßig für die küstenschutzrelevante Düne und füttert den Strand“, so Thorenz. Erhöhung um einen Meter Erhöhung um einen Meter Neben dem Wiederaufbau der abgetragenen Bereiche wird der NLWKN in diesem Sommer eine zusätzliche Erhöhung des Sanddepots um einen Meter auf dann insgesamt zehn Meter über Normalhöhennull durchführen um das Sandvolumen zu erhöhen. Küstenschutzvorhaben im Bereich der Strände und Schutzdünen sind nur im ruhigeren Sommerhalbjahr gefahrlos umsetzbar. Eine akute Gefährdungssituation selbst durch die eingetretenen Sandverluste liege für Wangerooge aktuell allerdings nicht vor, betont der Landesbetrieb: „Die vorhandene Randdüne, die durch das Sanddepot zusätzlich geschützt wird, weist noch eine ausrechende Höhe und Breite auf, um ihre Küstenschutzfunktion in Sturmfluten sicherzustellen“, erläutert Frank Thorenz. Die derzeit in Vorbereitung befindlichen Arbeiten vor den Nordostdünen sollen in den kommenden zwei Wochen planmäßig beginnen. Die Fertigstellung der Arbeiten ist bis zu den Sommerferien vorgesehen. Der Sand für das Küstenschutzvorhaben wird im Interesse kurzer Transportwege dabei im Osten der Insel gewonnen. Dort wird er in den kommenden Wochen zwischen der Hoch- und Niedrigwasserlinie bis zu einer Tiefe von ca. 50 Zentimetern mit einem Bagger flächig entnommen und mit geländegängigen Transportfahrzeugen zur Einbaustelle transportiert. „Durch diese Art der Entnahmen können sich die Bereiche durch den von Wellen und Gezeiten bewirkten natürlichen Sandtransport sehr schnell regenerieren“, betonen die Küstenschützer. Die Sandentnahme ist eng mit der Gemeinde Wangerooge und der Nationalparkverwaltung abgestimmt. Die Gemeinde hatte im Rahmen der touristischen Saisonvorbereitung in einem Nachbarbereich bereits Sand für die Wiederauffüllung des Wangerooger Badestrandes entnommen. Neben dem gezielten Einbau von Sand setzt der NLWKN auf Wangerooge auch auf die Ausnutzung natürlicher Prozesse: Zusätzlich aufgestellte Sandfangzäune aus Reisig sollen den mit dem Wind transportierten Sand am Dünenfuß und seewärtigen Dünenhang fangen, um die Düne so auf natürliche Weise zu stärken. NLWKN bittet Strandbesucher um Vorsicht NLWKN bittet Strandbesucher um Vorsicht Strandspaziergänger bittet der Landesbetrieb während der Arbeiten um erhöhte Aufmerksamkeit: „Ein Strand lässt sich nicht vollständig absperren. Zur eigenen Sicherheit bitten wir Strandbesucher deshalb, auf die Transportfahrzeuge zu achten und diesen auszuweichen. Weiterhin sollte der Einbaubereich nicht betreten und weiträumig umgangen werden“, so Thorenz.

HW-gefährdeter Bereich Tidegebiet Elbe Hamburg

Hochwasser gefährdeter Bereich Tidegebiet Elbe Hamburg Fachliche Beschreibung: „Der durch Tidehochwasser, insbesondere Sturmfluten, gefährdete Bereich im Tidegebiet der Elbe besteht aus den Landflächen zwischen der Gewässerlinie der Elbe (§ 3) und der Linie der öffentlichen Hochwasserschutzanlagen oder, sofern öffentliche Hochwasserschutzanlagen nicht bestehen, der Linie des amtlich bekannt gemachten Bemessungswasserstands für öffentliche Hochwasserschutzanlagen zuzüglich eines Sicherheitszuschlags von 0,50 m." Auszug aus § 53 HWaG Rechtlicher Hintergrund: § 53 des Hamburgischen Wassergesetzes (HWaG) in der Fassung vom 29.05.2005 über "Hochwassergefährdeter Bereich im Tidegebiet der Elbe"

Bundesamt für Naturschutz: Kartenanwendung Flussauen in Deutschland

Die Kartenanwendung "Flussauen in Deutschland" stellt die Verbreitung und Größe von Flussauen, den Auenzustand und den Verlust von Überschwemmungsflächen sowie die Nutzung und den Schutzstatus von Flussauen zur Verfügung. Bei den Daten handelt es sich um Ergebnisse eines BfN-geförderten Forschungs- und Entwicklungsvorhabens, die als Auenzustandsbericht 2021 (BMU & BfN 2021) sowie als bundesweite Übersichtskarten zum Verlust von Überschwemmungsgebieten und zum Auenzustand (BfN 2021) veröffentlicht wurden. Genauere Hinweise zu den verwendeten Methoden sind als BfN-Skript 591 (Günther-Diringer et al. 2021) erschienen. Die Ergebnisse des Auenzustandsberichts beziehen sich auf die Auen von 79 Flüssen mit einem Einzugsgebiet von mehr als 1000 km² ohne Tidebereiche. Zusätzlich umfasst der Dienst „Flussauen in Deutschland 2021“ auch Daten zu den Auen der Tideflüsse mit einem Einzugsgebiet von mehr als 1000 km². Diese wurden 2016 im Auftrag des BfN erarbeitet.

Intertidal Area Khowr-e Mussa (Iran)

Das Wattengebiet Khowr-e Mussa (Nordküste des Persischen Golfes) ist Untersuchungsgegenstand vergleichender Wattforschung. Vor dem Hintergrund der Ökosystemforschung Wattenmeer wird ein exotisches Wattenmeer charakterisiert, vor allem im Hinblick auf den voll vorhandenen landwärtigen Teil (der in Deutschland durch Deiche abgeschnitten ist).

Die Küstenökosysteme am Arabischen Golf 10 Jahre nach der Ölkatastrophe des Golfkrieges von 1991

Durch die, im Golfkrieg von 1991, vom irakischen Aggressor mutwillig freigesetzten 1-6 Mio. t. Rohöl, wurden zahlreiche Küstenabschnitte an der saudiarabischen Küste verschmutzt. Die Lebewelt vieler Strand- und Intertidalbereiche wurde weitgehend vernichtet. Wissenschaftler aus Europa und Saudi Arabien untersuchten im Rahmen eines von der EU geförderten Projekts von 1992-1995 die Folgen der Katastrophe auf die Ökosysteme. Seit 1995 wurden keine weiteren Untersuchungen durchgeführt. Bei einer Reise im März 1999 konnte der Antragsteller an verschiedenen Strandabschnitten unter frischen Sedimenten (welche die Küste optisch voll regeneriert erscheinen lassen) noch beachtliche Teer- und Ölrückstände feststellen. In einigen Salzmarschbereichen findet erst jetzt eine zaghafte Kolonisierung von Krabben und Halophyten statt. Aufgrund der ausgezeichneten Dokumentation durch das EU-Projekt (der Antragsteller war daran beteiligt und hat daher zu allen Berichten Zugang) könnte durch erneute Untersuchungen 10 Jahre nach der Katastrophe die Regeneration, welche offensichtlich bei weitem noch nicht abgeschlossen ist, langfristig dokumentiert werden. Eine solche Studie würde erheblich zum besseren Verständnis von Regenerationsmechanismen in Abhängigkeit von verschiedenen Küstenökosystemen am Arabischen Golf beitragen.

Sedimentbewegungen in der Deutschen Bucht

Zur Halbzeit eines BAW-Forschungsprojektes zum 'Aufbau von integrierten Modellsystemen zur Analyse der langfristigen Morphodynamik in der Deutschen Bucht' werden erste Ergebnisse sichtbar. Transportprozesse im Wandel der Zeitläufe: Wie werden sich die Watten und Vorländer der deutschen Nordseeküste anpassen, sollte in Folge des Klimawandels der Meeresspiegel steigen? Eine Antwort auf diese Frage ist nicht nur für die Sicherheit der Seedeiche bedeutsam, sondern auch für die Zufahrten zu den Seehäfen. Einerseits beeinflusst das Flachwasser im Ästuarbereich maßgebend das Tide- und Sedimentregime in den Tideflüssen und hat somit Auswirkungen auf die zukünftige Unterhaltung der Seehafenzufahrten. Zum anderen hat sich gezeigt, dass in einer Betrachtung über Jahrzehnte hinweg die kleinräumigen Transportprozesse in der Deutschen Bucht und in den Außenbereichen der Ästuare auch durch die Transportprozesse, die in der gesamten Nordsee stattfinden, mitgeprägt werden. Die Dimension dieser weiträumigen Transportprozesse in der Nordsee wird in der Satellitenaufnahme der oberflächennahen Ausbreitung der Schwebstofffahnen aus den Ästuarmündungen deutlich (Bild 1). Allerdings entzieht sich dieses Phänomen noch weitgehend der fachwissenschaftlichen Betrachtung, denn über die tatsächlichen Transportprozesse in der Nordsee, zumal in der Deutschen Bucht, ist wenig bekannt: Es fehlen zum Beispiel grundlegende, flächendeckende Informationen über das anstehende Material an der Gewässersohle, über den Bodenaufbau oder über die relevanten Kräfte, die den Transport antreiben, wie Wind und Seegang. Und schließlich fehlen die geeigneten Werkzeuge, um die komplexen Transportprozesse berechnen zu können. BAW hat Federführung bei Forschungsprojekt: Im Rahmen eines im Wettbewerb ausgeschriebenen Forschungsschwerpunktes des Kuratoriums für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI) konnte sich die BAW mit einem Forschungsantrag zum Thema 'Aufbau von integrierten Modellsystemen zur Analyse der langfristigen Morphodynamik in der deutschen Bucht (AUFMOD)' durchsetzen. An dem Projekt unter Federführung der BAW beteiligen sich weitere neun Kooperationspartner. Gestartet Ende 2009, läuft die Förderung zunächst bis 2012 (siehe: www.kfki.de/prj-aufmod/de).

Kuestenmessprogramm der BfG - Einrichtung eines Dauermessprogramms fuer die Kuestengewaesser

Einrichtung eines Dauermessprogramms, um die wichtigsten Schadstoffe, ihre Konzentrationen und ihre Verteilung in den Kuestengewaessern systematisch zu erfassen. Das Dauermessprogramm sieht Untersuchungen in den Brackwasserzonen der Aestuarien und in den inneren Kuestengewaessern vor. Es sind Teilmessnetze im Muendungsbereich der Tidefluesse vorgesehen. Die Teilmessnetze umfassen Messstationen, auf denen die zur Zeit zuverlaessig messbaren physikalischen und chemischen Parameter gemessen und oertlich registriert werden und Messstellen, an denen chemische und biologische Werte durch regelmaessige Messfahrten und Probenahmen erfasst werden. Ausserdem werden im Teilmessnetz weitere physikalische und hydrologische Parameter zeitweise erfasst.

Einfluss benachbarter Küstensysteme auf die Erosion von Dünen Systemen (MoDECS)

Küstendünen haben hohe ökonomische Werte und ökologische Funktionen und bieten einen natürlichen Küstenschutz gegen die See, besonders bei Stürmen. Im Unterschied zu Strand-Dünen Systemen an ausgedehnten gleichmäßigen Küsten führen benachbarte Elemente der Küstenmorphologie (Ebbdeltas, Tiderinnen) zu einer komplexen morphologischen Reaktion der Dünen auf veränderte Randbedingungen. Im Rahmen des Projekts sollen die Auswirkungen von Stürmen auf drei unterschiedliche Dünensysteme untersucht werden: 1) Isolierte Dünensysteme (IDS), 2) Barriere Insel Dünensystem (BDS) und 3) Ästuarine Dünensysteme (EDS). Ein neuartiger Ansatz verwendet eine schematisierte Darstellung der exemplarischen Dünensysteme von Hütelmoor (IDS), Norderney (BDS) in Deutschland und der Sefton-Küste (EDS) in Großbritannien, die durch unterschiedliche Exposition und Energieeintrag auszeichnen (Gezeitenbereich, Wellenhöhe). Numerische Modellexperimente mit XBeach-, Delft3D- und SWAN-Modellen werden mit unterschiedlichen Schematisierungen mit zunehmender Komplexität der Dünensysteme durchgeführt. Im ersten Jahr des Projekts wird zunächst eine morphodynamisch relevante Sturmdefinition für die numerischen Experimente erstellt und zur Festlegung der zuvor eingetretenen Sturmereignisse an den drei Dünensystemen eingesetzt. Dann werden Strandprofile modelliert und analysiert, um die Erosionsempfindlichkeit auf die topographischen Parameter wie Dünenneigung und Dünenbreite zu untersuchen. Im zweiten Jahr werden flächenhafte Simulationen durchgeführt, um die Auswirkung von Stürmen und den Einfluss der erwähnten morphologischen Elemente zu untersuchen. Im dritten Jahr wird ein Modell eines BDS für langperiodische (dekadische) Simulationen entwickelt. Dieses wird dann für die Auswirkungen von zwei Klimawandel-Szenarien (Meeresspiegelanstieg und Sturmhäufigkeit) auf die Erosion an den Dünen zu untersuchen. Die Forschungsergebnisse werden über Zeitschriftenartikel (Climatic Change) und Tagungsberichte veröffentlicht.Die Dauer des Projekts beträgt 3 Jahre und es soll am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) der Universität Bremen durchgeführt werden. Die Forschung wird in enger Zusammenarbeit mit internen und externen Kollegen durchgeführt (MARUM: Bremen, NOC: Liverpool, UNESCO-IHE: Delft, IOW: Warnemünde und CRS: Norderney). Zusätzlich sollen jährliche Treffen mit Experten einberufen werden, um Erkenntnisse zu diskutieren und Feedback zu erhalten.

Analyse langfristiger Änderungen in der Tidedynamik der Nordsee

Langjährige Pegelaufzeichnungen aus dem Gebiet der südöstlichen Nordsee zeigen seit Mitte des 20. Jahrhunderts signifikante Veränderungen im lokalen Tideregime. Während der mittlere Meeresspiegel (englisch: Mean Sea Level, MSL) über die vergangenen 150 Jahre generell dem globalen Mittel gefolgt ist, deuten Auswertungen der mittleren Tidehoch- und Tideniedrigwasser auf signifikant abweichende Trends hin. So sind die Tidehochwasser signifikant schneller als der MSL angestiegen, während die Tideniedrigwasser deutlich geringere oder teils negative Trends aufzeigen. Daraus resultierte eine gleichzeitige Zunahme des Tidehubs (die Differenz aus Tidehoch- und Tideniedrigwasser) von ca. 10 % seit 1955. Derartige Veränderungen haben direkte Auswirkungen auf den Küstenschutz. So ergeben sich bei einem Anstieg der mittleren Tidehochwasser größere Wassertiefen, wodurch das Wellenklima insbesondere im Bereich der Wattflächen und Außensände in der Deutschen Bucht beeinflusst wird. Größere Wellenhöhen und damit höhere Orbitalgeschwindigkeiten und Brandungsenergien sind die unmittelbare Folge, die zu großflächigen Erosionen führen kann. Gleichzeitig beeinflussen geringere Tideniedrigwasser die Schiffbarkeit der flachen Küstengewässer. Durch den vergrößerten Tidehub treten größere Tidestromgeschwindigkeiten auf, die z.B. Ausräumungen der Tiderinnen, verstärkte Erosionen an Inselsockeln, Strandräumungen und im Zusammenhang mit Sturmfluten Dünen- und Kliffabbrüchen verursachen können. Dies verdeutlicht, dass neben den global wirkenden übergeordneten Veränderungen im MSL (Massenänderungen, thermale Expansion) auch regionale Phänomene und Prozesse eine wichtige Rolle für die Ausprägung der Wasserstände spielen. Eine Berücksichtigung solcher Faktoren in den Projektionen zukünftiger Wasserstände setzt voraus, dass vergangene Entwicklungen und zugrunde liegende Prozesse ausreichend verstanden sind. Das übergeordnete Ziel von TIDEDYN besteht daher in der Analyse der in der Vergangenheit bereits aufgetreten Veränderungen im lokalen Tideregime der Nordsee. Die beobachtete Zunahme des Tidehubs ist in ihrer starken Ausprägung ein weltweit einzigartiges Phänomen, welches bis heute nicht erklärt werden kann. Als mögliche (aber bisher unerforschte) Ursachen kommen z.B. langfristige Änderungen im MSL, morphologische Änderungen im Küstenvorfeld (natürlich oder anthropogen, z.B. Ausbaggerungen oder Baumaßnahmen wie Eindeichungen) oder saisonale Änderungen in der thermohalinen Schichtung des Ozeans in Frage. Durch die integrierte Analyse von hochauflösenden numerischen Modellen (barotrop und baroklin) und Beobachtungsdaten mit robusten Methoden der Zeitreihenanalyse, sollen die Änderungen im Tideregime der Nordsee über die vergangen 60-70 Jahre beschrieben, modelliert und systematisch erforscht werden sowie einzelne Prozesse mittels Sensitivitätsstudien voneinander abgegrenzt werden.

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