Meeresspiegel und Sturmfluten im Nordseeküstenbereich Hans von Storch Direktor des Instituts für Küstenforschung GKSS Forschungszentrum, Geesthacht (demnächst: Helmholtz-Zentrum Geesthacht für Material- und Küstenforschung) 35 min.

Klimaforschung GKSS, 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 Zusammenfassung Bisher Sturmfluten nur durch Meeresspiegelanstieg höher Meeresspiegel wird weiter steigen. In Zukunft können sich zusätzlich stärkere Stürme auswirken 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 Bisher unbekannt Wellenauflauf Gezeitenregime Regional sehr unterschiedlich Topographie

Meeresspiegel: Welche Faktoren spielen regional eine Rolle? Globale Meeresspiegeländerungen 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

Die Entwicklung im letzten Jahrhundert

Globaler Meeresspiegel im letzten Jahrhundert (Church et al. 2008) Nach Pegeldaten im 20. Jahrhundert ca. 1-2 mm/Jahr angestiegen Nach Pegel- und Satellitendaten 1993-2006 ca. 3 mm/Jahr Bezogen auf 20-Jahresperioden ist der Anstieg in den letzten Jahren deutlich schneller als über die meiste Zeit des 20. Jahrhunderts

Statistisch signifikante Trends im Meeresspiegel Jährliche Mittel 99%-tile Menendez und Woodworth, 2010

Meeresspiegelanstieg in der Nordsee – im letzten Jahrhundert 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/a H.-D. Niemeyer, Norderney, pers. Mitteilung

Menschgemacht ? 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 Lund, Stockholm Sturmaktivität

Sturmfluten in der Elbe Vergangenheit Differenz Scheitelhöhen Hamburg - Cuxhaven Sturmfluten in der Elbe deutlich erhöht seit 1962 – aufgrund wasserbaulicher Maßnahmen, vor allem wegen der Verkürzung der Deichlinie

Die mögliche Entwicklung im diesem Jahrhundert

16

Thermische Ausdehnung 0.17 … 0.41 0.12 … 0.49 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 Anmerkung: Zahlen IPCC für A1Fl Szenario, hier kommen die 0.59 m GMSLR her, wenn man den scaled up ice sheet imbalance vernachlässigt, Als Range über aller Szenarien ergeben sich 18-59 cm plus 0-20 cm scaled up ice sheet imbalance

“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 Antarktis -0.03 … 1.07 Terrestrische Speicher 0.00 … 0.04 Total -0.05 … 1.20 Grau = Zahlen aus globaler Deltaabschätzung, rot neu hinzugekommene Effekte beim regionalen Estimate bzw. gegenüber dem globalen Estimate korrigierte Zahlen aufgrund Berücksichtigung regionaler Effekte, Anmerkung = Prozess, der hptsl. Für Änderung verantwortlich ist

Änderungen der 99%ile der Westwindstärke und Windstauhöhen gemäß Szenario A2 in zwei verschiedenen Klimaänderungssimulationen HIRHAM RCAO Szenarien für 2085

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 Bisher unbekannt Wellenauflauf Gezeitenregime Regional sehr unterschiedlich Topographie 21

Szenarien für Norddeutschland 22

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 Niemeyer & Kaiser 2008, NLWKN Ergebnisse der Überlauftests in Delfzijl Keine Schäden an der Grasnarbe bis 50 l / (m ∙ s) Funktionserhalt bis 50 l (m ∙ s) nach künstlicher Vorschädigung

Erik Pasche, TU HH CFC = Cascading Flood compartments

Erik Pasche, TU HH

Kommunikation zwischen Stakeholdern und Wissenschaft – regionale Klimabüros 29

Norddeutschland Stürme/Wind Sturmfluten Seegang Norddeutsches Klimabüro http://www.norddeutsches-klimabuero.de Norddeutschland Stürme/Wind Sturmfluten Seegang 30

Unsere Dienstleistungen Vermittlung von Wissen über regionalen Klimawandel. Unterstützung bei der sachgemässen verwendung von regionalen Klimawandelszenarien Bestimmung der Bedarfe and Information und Erklärung bei “Nutzern”/Öffentlichkeit

Online-Atlas „Klimawandel Norddeutschland“ Darstellung unterschiedlicher Größen zum Klimawandel in Norddeutschland für die Zeiträume 2011-2040, 2041-2070 und 2071-2100. Darstellung der Differenz zu dem Kontrollzeitraum 1961-1990 Darstellung unterschiedlicher Treibhausgasszenarien (nach dem IPCC) gerechnet mit verschiedenen regionalen Modellen 32

Zusammenfassung Klima wandelt sich, vor allem aufgrund menschlicher Aktivität Klima wird sich weiter verändern, auch regional und lokal. Wissen über regionale Details stabilisiert sich – über gegenwärtigen Wandel und über möglichen zukünftigen Wandel. Anpassung ist erforderlich neben einer wirksamen Emissionsmindernden Energiepolitik. Erste verschiedene Optionen sind bekannt; weiteres systematisches Nachdenken ist geboten. GKSS bietet sich mit seinem Norddeutschen Klimabüro, und den damit verbundenen Aktivitäten, als Gespräch- und Beratungspartner an. 33

Zum Mitnehmen Zum Kaufen

Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit Siehe auch: http://coast.gkss.de/staff/storch Kontakt: hvonstorch@web.de Regionale Helmholtz-Klimabüros http://www.klimabuero.de/ email: netzwerk@klimabuero.de 35

Zusammenfassung Klima wandelt sich, vor allem aufgrund menschlicher Aktivität Klima wird sich weiter verändern, auch regional und lokal. Wissen über regionale Details stabilisiert sich – über gegenwärtigen Wandel und über möglichen zukünftigen Wandel. Anpassung ist erforderlich neben einer wirksamen Emissionsmindernden Energiepolitik. Erste verschiedene Optionen sind bekannt; weiteres systematisches Nachdenken ist geboten. GKSS bietet sich mit seinem Norddeutschen Klimabüro, und den damit verbundenen Aktivitäten, als Gespräch- und Beratungspartner an. 37

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 Estimate in red has been contestet by Domingues et al. (2008, Nature) Because of XBT time dependent bias, corrected is 0.8 mm/yr (nach IPCC 2007)

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

Klimabericht für die Metropolregion Hamburg Im Rahmen des CLiSAP Exzellenzentrums der Hamburger Klimaforschung (ZMK; MPIfM, IfK@GKSS) wird der Zustandsbericht Hamburger Klimawandel für den Großraum Hamburg (Metropolregion, Holstein, Nordniedersachsen) in 2007-2010 in Abstimmung mit dem Senat der Freien und Hansestadt Hamburg (Klimaleitstelle) und dem Umweltministerium des Landes Schleswig-Holstein zusammengestellt. 41