Nordseesturmfluten im Klimawandel

Hans von Storch, Ralf Weisse Insa Meinke

Eine schriftliche Fassung liegt vor.

KlimaforschungGKSS, Geesthacht

Beschreibung und Bewertung von gegenwärtigem Klima und Klimawandel im Küstenraum.

Ableitung von Szenarien des möglichen zukünftigen Klimawandels im Küstenraum.

Besonderes Augenmerk: Windbezogene Aspekte, also Windkraft, Sturmfluten und Seegang.

Vor allem: Nord- und Ostsee.

Norddeutsches Klimabüro @GKSS & CLISAP

Ein Einrichtung zur Kommunikation zwischen Wissenschaft und Betroffenen (“Stakeholder”), die sich bemüht

• daß die Wissenschaft versteht, welche Fragen und Sorgen bei Betroffenen bestehen, und

• daß die Betroffenen die wissenschaftlichen Einschätzungen sowie deren Grenzen und Belastbarkeit verstehen.

Typische Betroffene sind:

Küstenschutz, Landwirtschaft, off-shore Aktivitäten (z.B. Windenergie), Wasserverwaltung, Fischerei, Stadtplanung.

Übersicht

1. Zusammenfassung

2. Bisher Sturmfluten nur durch Meeresspiegelanstieg höher

3. Meeresspiegel wird weiter steigen.

4. In Zukunft können sich zusätzlich stärkere Stürme auswirken

5. Ausblick: Anpassungsmaßnahmen

Zusammenfassung des Wissensstands für die Deutsche Nordseeküste

Wesentliche Faktoren, die Sturmflutwasserstände langfristig ändern können

Änderungen bisher (1907 bis 2006)

Mögliche Änderungen bis 2030

Mögliche Änderungen bis 2100

Globaler mittlerer Meeresspiegelanstieg

ca. 2 dm ca. 1 – 2 dm ca. 2 – 8 dm

Meteorologisch bedingter Anteil des Sturmflutwasserstandes

keine ca. 0 – 1 dm ca. 1 – 3 dm

Regionaler und lokaler Meeresspiegelanstieg

ca. 2 dm Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Wellenauflauf keine Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Gezeitenregime Regional sehr unterschiedlich

Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Topographie Regional sehr unterschiedlich

Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

- Globale Meeresspiegeländerungen Summe aller lokalen Änderungen

- Lokal sind Abweichungen vom globalen Mittelwert möglich

- Ursachen:

• Gravitationseffekte

• Elastische Effkte

• Änderungen der ozeanischen Zirkulation

• Änderungen in der mittleren Luftdruckverteilung

• Lokale Änderungen der Topographie (natürliche)

• Lokale Änderungen der Topographie (Baumaßnahmen etc.)

• Änderungen im Gezeitenregime

Meeresspiegel: Welche Faktoren spielen regional eine Rolle?

Die Entwicklung im letzten Jahrhundert

Globaler Meeresspiegel im letzten Jahrhundert

- Aus Pegeldaten GMSL im 20. Jahrhundert ca. 1-2 mm/Jahr angestiegen

- Aus Pegeln und Satelliten 1993-2006 ca. 3 mm/Jahr

- Bezogen auf 20-Jahresperioden ist der GMSL in den letzten Jahren deutlich schneller als über die meiste Zeit des 20. Jh. angestiegen.

(Church et al.

2008)

Globaler Meeresspiegel: Budget [mm/Jahr]

Quelle 1961-2003

(nur Pegel)

1993-2003

(Pegel + Satelliten)

Thermische Ausdehnung 0.42 ± 0.12 1.60 ± 0.50

Kontinentales Eis 0.50 ± 0.18 0.77 ± 0.22

Grönland 0.05 ± 0.12 0.21 ± 0.07

Antarktis 0.14 ± 0.41 0.21 ± 0.35

Total 1.10 ± 0.50 2.80 ± 0.70

Beobachtet 1.80 ± 0.50 3.10 ± 0.70

Differenz 0.70 ± 0.70 0.30 ± 1.00

(nach IPCC

2007)

Anstieg von Meeresspiegel und Tidenhub in der Nordsee?Meist: inhomogene Daten (wasserbauliche Maßnahme in der Umgebung des Pegels)

Aber „sauber“: Norderney –

Gleichmässiger Anstieg von MThw, MTnw, und MThb; keine Beschleunigung in jüngster Vergangenheit

Δ (MTHw+MTnw)/2 2mm/aH.-D. Niemeyer, Norderney, pers. Mitteilung

Meeresspiegelanstieg in der Nordsee – im letzten Jahrhundert

Tidenhochwasser-Statistik für Cuxhaven.

Oben: 95%ile der jährlichen Hochwasser nach Abzug des mittleren Hochwassers (= wetterbedingter Anteil)

Unten: jährlich mittlere Hochwasser;

Δ MThW 3mm/a

PAGE 13

Trends sollten nur dann als „unnatürlich“ und damit anthropogen angesehen werden, wenn sie stärker sind als jene, die im Rahmen natürlicher (historischer) Schwankungen aufgetreten sind, und in den letzten Jahrzehnten deutlicher wurden.

Dieser Nachweis ist für globale und regionale Gebietsmittel der Temperatur gelungen; für regionale Größen anderer Größen gibt es derartige Nachweise nicht oder kaum.

Temperatur

Sturmaktivität

Menschgemacht ?

Lund, Stockholm

Differenz Scheitelhöhen Hamburg - Cuxhaven

Sturmfluten in der Elbe deutlich erhöht seit 1962 – aufgrund wasserbaulicher Maßnahmen, vor allem wegen der Verkürzung der Deichlinie

Sturmfluten in der ElbeVergangenheit

Die mögliche Entwicklung im diesem

Jahrhundert

Globaler Meeresspiegel: Szenarien für 2100 [m]

Quelle IPCC (A1Fl) DELTA (oberes Limit)

Thermische Ausdehnung 0.17 … 0.41 0.12 … 0.49

Kontinentales Eis 0.08 … 0.17 0.07 … 0.18

Grönland 0.02 … 0.12 0.13 … 0.22

Antarktis -0.14 …-0.03 -0.01 … 0.41

Beschl. Eisdynamik 0.01 … 0.17 ---

Terrestrische Speicher --- 0.00 … 0.04

Total 0.25 … 0.76 0.55 … 1.10

Globaler Meeresspiegel: Szenarien für 2100 [m]

(nach IPCC

2007)

“Delta-Report”: Lokaler Meeresspiegel“Upper end”-Szenarien bis 2100 (Niederlande)

Quelle DELTA (oberes Limit) Anmerkung

Thermische Ausdehnung (Global)

0.12 … 0.49 [m]

Thermische Ausdehnung (Lokal)

-0.05 … 0.20 Ozeanzirkulation

Kontinentales Eis 0.06 … 0.14 Elasto-Gravity

Grönland -0.55 … 0.04 Elasto-Gravity

Antarktis -0.03 … 1.07 Elasto-Gravity

Terrestrische Speicher 0.00 … 0.04

Total -0.05 … 1.20

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RCAO HIRHAM

Änderungen der 99%ile der Westwindstärke und Windstauhöhen gemäß Szenario A2 in zwei verschiedenen Klimaänderungssimulationen

Sze

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20

85

PAGE 20

Erwartete Erhöhung für 2070-2100 der windbedingten extremen Wasserstände (99.5%ile) gemäß den Szenarien A2 und B2 und zwei verschiedenen Klimamodellen. (Woth, pers. Mitt.)

Zusammenfassung des Wissensstands für die Deutsche Nordseeküste

Wesentliche Faktoren, die Sturmflutwasserstände langfristig ändern können

Änderungen bisher (1907 bis 2006)

Mögliche Änderungen bis 2030

Mögliche Änderungen bis 2100

Globaler mittlerer Meeresspiegelanstieg

ca. 2 dm ca. 1 – 2 dm ca. 2 – 8 dm

Meteorologisch bedingter Anteil des Sturmflutwasserstandes

keine ca. 0 – 1 dm ca. 1 – 3 dm

Regionaler und lokaler Meeresspiegelanstieg

ca. 2 dm Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Wellenauflauf keine Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Gezeitenregime Regional sehr unterschiedlich

Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Topographie Regional sehr unterschiedlich

Bisher unbekannt

Bisher unbekannt

Friesisches Selbstverständnis

DEUS MARE

FRISO LITORA FECIT

Gott schuf das Meer,

der Friese die Küste.

Strategien

Wellenüberlauf – Belastungsreserven

Niemeyer & Kaiser 2008, NLWKN

Derzeit angesetzte Überlaufsicherheiten: 3% aller Wellen (TWB 1967) – Niedersachsen 2 l/(m∙s) – Generalplan Schleswig-Holstein 0,1-1,0 l/(m∙s) – Niederlande

bei qualitativer Kleibewertung

Wellenüberlauf – Belastungsreserven

Ergebnisse der Überlauftests in Delfzijl Keine Schäden an der Grasnarbe bis 50 l / (m ∙ s) Funktionserhalt bis 50 l (m ∙ s) nach künstlicher Vorschädigung

Niemeyer & Kaiser 2008, NLWKN

CFC = Cascading Flood compartments

Erik Pasche, TU HH

Erik Pasche, TU HH

Erik Pasche, TU HH

Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit

Siehe auch:http://coast.gkss.de/staff/storchKontakt: hvonstorch@web.de

Regionale Helmholtz-Klimabüroshttp://www.klimabuero.de/ email: netzwerk@klimabuero.de