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Erfahrungen der morphodynamischen Modellierung für die Praxis

Dr.-Ing. J. Visscher, Dipl.-Ing. C. Jordan, O. Lojek, M.Sc. und Prof. T. Schlurmann

Erfahrungen der morphodynamischen Modellierung für die Praxis

an Beispielen der Häfen Juist, Cuxhaven, Dagebüll, Hooksiel und Elsfleth

11. FZK-KolloquiumHannover, den 25.02.2016

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„Kleine Häfen“:

Cuxhaven

Juist

Dagebüll

Hooksiel

Elsfleth

A. Problemstellung

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„Kleine Häfen“: Potentiale aus unserer Sicht:

• bedingte Forschungskapazitäten

• Vertretung auf Bundesebene

• übergreifende Koordinierung(auf wissenschaftlicher Ebene)

• Austausch von Ergebnissen

A. Problemstellung

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„Kleine Häfen“

Schwer-punkte

regionaler Wirtschaft

Versorgungs-aufgabe

Fischerei

Tourismus

„Kleine Häfen“:Gemeinsame Merkmale

Cuxhaven

Juist

Dagebüll

Hooksiel

Elsfleth

A. Problemstellung

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„Kleine Häfen“:Herausforderungenim Wandel

Sicherheit u. Leichtigkeit der

Schifffahrt

Nutzungsprofil Sedimentation Erosion

TidedynamikExtrem-

ereignisseSchiffsgrößenStrömungsge-schwindigkeiten

AusbauStrombau

Offshore IndustrieTourismusUmweltbelange „Kleine

Häfen“

A. Problemstellung

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A. Problemstellung: Amerikahafen Cuxhaven (NPorts, 2007-2014)

Sedimentation Erosion

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09.08- 01.09A. Problemstellung: Hafen Juist (MW, 2009-2011)

Sedimentation Erosion

01.09- 03.09

Nutzungsprofil

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A. Problemstellung: Hafen Dagebüll (Hafengesellschaft Dagebüll, 2013-2014)

Sedimentation Erosion Nutzungsprofil

Sicherheit u. Leichtigkeit der

Schifffahrt

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A. Problemstellung: Hafenmole Hooksiel (MW, 2014-2015)

Sedimentation Erosion Nutzungsprofil

WANGERLAND TOURISTIK (2012)

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A. Problemstellung: Hafen Elsflether Werft (NLWKN, 2016)

Sedimentation Erosion

Sicherheit u. Leichtigkeit der

SchifffahrtTidedynamik

WSV (2014)GOOGLE EARTH

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Natur-Messungen

• Dauermessstellen• Messbooteinsätze• Integration externer Daten

Morphodynamisches Modell

• Verdichtung der Daten

• Darstellung des Ist-Zustandes

Prozessverständnis

B. Methodik

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Natur-Messungen

• Dauermessstellen• Messbooteinsätze• Integration externer Daten

B. Methodik

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Natur-Messungen

B. Methodik

• Dauermessstellen• Messbooteinsätze• Integration externer Daten

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Morpho-dynamisches

Modell

• Verdichtung der Daten

• Darstellung des Ist-Zustandes

B. Methodik

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Morpho-dynamisches

Modell

• Verdichtung der Daten

• Darstellung des Ist-Zustandes

B. Methodik

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Morpho-dynamisches

Modell

• Verdichtung der Daten

• Darstellung des Ist-Zustandes

B. Methodik

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B. Methodik

• Visualisierung konkreter Ursachen

• Variantenstudien• Optimierung

max. Ebbestrom Sedimentation Ist Sed. mit Sohlschwelle

Prozessverständnis

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B. Methodik

• Visualisierung konkreter Ursachen

• Variantenstudien• Optimierung

Variante ohne Mole

Variante mit Mole

Prozessverständnis

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B. Methodik

Prozessverständnis

• Visualisierung konkreter Ursachen

• Variantenstudien• Optimierung

Var. 1: geschlossene Pier Var. 2: geständerte Bauweise

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„Ingenieurbüro“ „Uni-Institut“

Prozessverständnis

Variantenstudien

Maßnahmen

Randbedingungen

Kont. Prozesse Beitrag Extremereignisse

C. Forschungsziele

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Kont. Prozesse

Rat

e of

SLR

[mm

/a]

(WAHL ET AL., 2012, JENSEN ET AL., 2011)

C. Forschungsziele

• Sedimenteintrag „mit jeder Tide“?

• Langjährige Änderung der äußeren Treiber

• Meeresspiegelanstieg als Faktum- lediglich der Umfang wird diskutiert

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Kont. Prozesse

PICKERING et al. (2012)

C. Forschungsziele

JORDAN (2013)

Änderung der M2-Partialtide nach +2m SLR:

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C. ForschungszieleExtreme Einzelereignisse

• Was ist der Einfluss der einzelnen Sturmflut?

• Beschleunigung der bekannten Trends- oder „Kippen“ in einen neuen Systemzustand (Tipping Points)?

• Ändern sich die Ereignisse in Intensität, Eintrittswahrscheinlichkeit, Dauer?

• Wie lassen sich Extremereignisse (adäquat) numerisch erfassen bzw. in Langzeitprognosen entsprechend parametrisiert abbilden?

• „Work in progress“ – im COSYNA-Verbund und Einzelanträge im Rahmen KüNO2-Ausschreibung eingereicht:

• CrossMor - Cross-scale Multi-Model Approach for Morphodynamic Simulations of the German Bight (zusammen mit: HZG, BAW, smile, ….)

• STENCIL - Strategies and Tools for Environment-friendly Shore Nourishments as Climate Change Impact Low-Regret Measures (zusammen mit: FZK, AWI, TUBS, …)

• NorthSeaUp2Data - Analysis and prognosis of large-scale and regional morphodynamic processes at the North Sea coast using coupled modelling systems (zusammen mit: Eomap, NLPV,….)

Beitrag Extremereignisse

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Morphodynamische Modellierung und „Kleine Häfen“ -Herausforderungen bleiben:

Flüssigschlick

MorFac

adaptive Bathymetrien

mitwachsende Watten

Wetting/Drying

variable Rauhigkeit

Sedimentation Erosion

TidedynamikExtrem-

ereignisse

AusbauStrombau„Kleine

Häfen“

D. Fazit

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D. Fazit

• Veränderungsszenarien für „Kleine Häfen“ an der Deutschen Küste im Hinblick auf Anpassungsstrategien – „Stresstest“

• Probabilistische Zusammenhänge und Extremwertstatistik der Sturmflut- und Tidecharakteristik in Ästuaren

• Kaskadeneffekte: geochemische / biologische Prozesse (Trübungszone, Algenwachstum)

• Ökosystembasierte Leistungen

Zusammenhang zwischen den aktuellen Problemen und zugrundeliegenden Prozessen herstellen. Zum Systemverständnis Ästuar-und Hafenmanagement– Abhängigkeiten, Belastbarkeiten und Wechselwirkungen unter sich verändernden Randbedingungen und Systemzuständen – beitragen.

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!