Klimawandel in Küstenregionen hier speziell: Norddeutschland 20 min Hans von Storch Institut für Küstenforschung, Helmholtz Zentrum Geesthacht REKLIM-Tagung 8.-9. Spetember 2011 Leipzig

Übersicht Das zentrale Thema: Sturmfluten – das Badewannen-Problem Ein sekundäres Thema: Temperaturentwicklung Regionaler Klimaservice: Klimaatlas und Kimabericht für Norddeutschland

Das Badewannen-Problem Graphik: Michael Schrenk

Graphik: Michael Schrenk

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Derzeit mehr Wasser in der Wanne? Global gesehen ist der Meeresspiegel um ca. 20 cm im vergangenen Jahrhundert gestiegen. Hier wird eine Beschleunigung zum Ende des 20ten Jahrhunderts konstatiert. Für die Deutsche Bucht gilt eine ähnliche Zahl. Eine Beschleunigung ist nicht festzustellen. Anstieg des Meeresspiegels in der Deutschen Bucht (Albrecht et al., 2010)

Kind jüngst lebhafter geworden? Sturmtätigkeit variiert von Jahr-zu-Jahr, von Jahrzehnt zu Jahrzehnt. Sturmtätigkeit spiegelt sich am besten an Windstatistiken. Veränderlichkeit von Wind-statistiken über viele Jahre kaum beschreibbar. Daher Stellvertretergrößen – z.B. Druckgradienten. Keine Tendenz zu höheren Werten seit 1878. Jährliche 90%-ile der Geschwindig-keit des geostrophischen Windes für die Deutsche Bucht zwischen 1878 und 2007 (Hamburger Klimabericht, 2010).

Zukünftig mehr Wasser in der Wanne? Abschätzung durch IPCC 2001. Anstieg wird weiter zu-nehmen. Je stärker die Emissionen, desto stärker der Anstieg. 20-80 cm plausibel und möglich Hohe Unsicherheit. Anstieg endet nicht 2100, sondern setzt sich in die absehbare Zukunft fort.

Kind zukünftig lebhafter? Szenariorechnungen mit Downscaling Hierarchie. Kind wird etwas lebhafter – zum Ende 2010 bis 10 bis 30 cm. Ensemble von Szenarien der Änderung jährlicher 99,5%-ile des Windstaus in 2071–2100 relativ zu 1961–1990. Oben/unten: Antrieb mit regionalisierten Windfeldern aus dem globalen HadAM3H/ECHAM Modell. Links/rechts: Für das A2/ B2 Emissionsszenario. Hamburger Klimabericht (2010)

Stellungnahme für SH Landtag, 2009 Quelle: GKSS, 2009 : Nordseesturmfluten im Klimawandel. GKSS Wissenschaftler fassen aktuellen Forschungsstand zusammen.

Sonderfall Ästuare: Elbe, Weser, Ems 2000 c) Sonderfall Ästuare – Erhöhung von Sturmfluthöhen in Ems, Weser und Elbe aufgrund von Veränderungen in der geometrischen Konfiguration dieser Ästuare (Material der Forschungsstelle Küste FSK des NLWKN). In Hamburg etwa laufen Sturmfluten höher auf als in Cuxhaven. Seit 1962 hat sich dieser Unterschied um ca. 70 cm erhöht; er beträgt im Mittel bei hohen Sturmfluten bis zu 1,30 m. 1887 Material von : Hanz D. Niemeyer, Forschungsstelle Küste des NLWKN

Weser Ästuar: Differenz der 99 Weser Ästuar: Differenz der 99.5%ile des Tidenhochwassers an verschiedenen Pegeln im Vergleich zu Alte Weser/Roter Sand(19-jährige Mittel)

Sondersituation in den Ästuaren In allen drei Ästuaren sind die Sturmfluthöhen stromauf seit den 1960er Jahren z.T. deutlich angestiegen. Diese Änderungen sind mit baulichen Maßnahmen in Verbindung zu bringen. Die baulichen Maßnahmen beziehen sich auf Küstenschutz und Schiffbarkeit. Der installierte Küstenschutz hat mit diesem zusätzlichen Bedrohungspotential bisher umgehen können. Möglicherweise lässt sich in den Ästuaren die künftige klimabedingte Verschärfung der Sturmflutgefahr teilweise durch entsprechende Baumaßnahmen ausgleichen („Tide-Elbe Projekt“ von HPA und WSVen).

Verschiedene Zeithorizonte Beispiel: Nordfriesland – Implementation neuer Strategien – Nähere Zukunft, z.B. 2030: (noch) nicht nötig; weitere Zukunft, z.B. 2085: durchaus denkbar. d) Diskussion der Zeithorizonte: 2030 und 2085 – für 2030 besteht kaum aktiver Handlungsbedarf über die Sicherstellung des bisherigen Sicherheitsstandards hinaus; zum Ende des Jahrhunderts aber könnten auch andere Schutzstrategien nötig werden; diese gilt es jetzt zu entwickeln und zu diskutieren. nach Woth (2006)

Unsicherheiten Die Unsicherheiten in der Abschätzung von Kenndaten für zukünftige Bemessungsgrenzen sind erheblich. Vor allem wegen des mittleren Meeresspiegels, dessen Entwicklung nicht nur abhängig ist von zukünftigen Emissionsmustern sondern auch von der Zukunft der großen Eisschilde Grönland und Antarktis. Diese Unsicherheit wird auf absehbare Zeit kaum vermindert werden. Regionale Maßnahmenplanung muß daher flexibel ausfallen, um mit diesen nur graduell verminderten Unsicherheiten umgehen zu können.

Graphik: Michael Schrenk f) Optionen: z.B. Erhöhung der Überlauf‐Toleranz von Deichen durch Optimierung der Kleibeschaffenheit oder künstlichen Eindringschutz; Tide‐Elbe Projekt von WSV und HPA Rücknahme der Erhöhung von Sturmfluthöhen aufgrund von Baumaßnahmen 1962‐1980 Mögliche Maßnahmen? Graphik: Michael Schrenk

Wellenüberlauf am Deich – 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 – Nach Generalplan Schleswig-Holstein derzeit akzeptabel: 2 l/(m∙s) Niemeyer & Kaiser 2008, NLWKN

Minderung von Sturmfluthöhen (und gleichzeitig des Sedimenttransports) in der Elbe und in Hamburg Dämpfung der einlaufenden Tideenergie durch wasserbauliche Maßnahmen im Mündungsbereich des Ästuars. 2085 Sediment Management considering the whole System 2030 Hochwasser Gebiete in oberen Flußlauf

Graphik: Michael Schrenk

Erik Pasche, TU HH

Zusammenfassung: Sturmfluten Sturmfluten sind eine reale Gefahr an den deutschen Küsten. Klimawandel und der Ausbau von Wasserstrassen bewirken Änderungen der Sturmflutgefahren. Der Bereich der Nordsee ist ein der besten untersuchten Gebiete der Welt – weder eine Beschleunigung des regionalen Meerespiegelanstiegs noch ein signifikante Verstärkung der Sturmtätigkeit sind bisher dokumentiert worden. Für die Zukunft sind Änderungen zu erwarten, primär beim mittleren Wasserstand, sekundär bei Stürmen. Handlungsbedarf zeichnet sich für die Zeit nach 2030 ab. Neben der Verstärkung traditioneller Maßnahmen müssen neue Anpassungsoptionen müssen entwickelt und geprüft werden, etwa: Dämpfung der Tideenergie in Ästuaren. Verbesserten Design von Deichen (etwa im Hinblick auf Kleibelegung). Kaskadierende Gebietsaufteilung für den Versagensfall

Temperaturen in Hamburg: 1876-2005 5-Jahresmittel der Temperatur zwischen 1876 und 2005. Erst seit etwa 50 Jahren genügen die Instrumente und Beobachtungsverfahren den not-wendigen hohen Anforderungen zur Bestimmung von Klimatrends und deren Änderung. Abbildung: Rosenhagen (2009) Zunahme der Jahresmitteltemperatur in Hamburg seit 1901 um etwa 1°C. Der Trend in den letzten drei Jahrzehnten ist deutlich verstärkt.

Klima der Region – mögliche Entwicklungen in Zukunft (bis 2100)

Zusammenfassung

www.norddeutscher-klimaatlas.de Aktuelle Zahlen zum Klimawandel in Norddeutschland Interaktive Nutzung im Internet und am Infostand

Klima der Region – mögliche Entwicklungen in Zukunft (bis 2100) Mögliche Änderung der durchschnittlichen Jahrestemperatur bis 2100

Regionale Klimaszenarien in der Praxis Zahlen zum Klimawandel in Norddeutschland im Überblick Hinweise zur Nutzung von Regionalen Klimaszenarien

Verständliche Zusammenfassung wissenschaftlicher Expertise über Nordseesturmfluten und Klimawandel Katsman, C.A., Sterl A., J.J. Beersma, H.W. van den Brink, J.A. Church, W. Hazeleger , R.E. Kopp, D. Kroon J. Kwadijk, R. Lammersen, J. Lowe, M. Oppenheimer, H.-P. Plag, J. Ridley, H. von Storch, D.G. Vaughan, P. Vellinga , L.L.A. Vermeersen, R.S.W. van de Wal and R. Weisse, 2011: Exploring high-end scenarios for local sea level rise to develop flood protection strategies for a low-lying delta - the Netherlands as an example. Climatic Change, DOI: 10.1007/s10584-011-0037-5 von Storch, H., G. Gönnert, and M. Meine, 2008: Storm surges an option for Hamburg, Germany, to mitigate expected future aggravation of risk. Env. Sci. Pol. 11: 735-742 doi 10.1016/j.envsci.2008.08.003 von Storch, H. and K. Woth, 2008: Storm surges, perspectives and options. Sustainability Science 3, 33-44; DOI 10.1007/s11625-008-0044-2 Weisse, R. and A. Plüß, 2006: Storm related sea level variations along the North Sea Coast as simulated by a high-resolution model 1958-2002, Ocean Dynamics, 56(1), 16-25, DOI: 10.1007/s10236-005-0037-y Woth, K., 2005: Projections of North Sea storm surge extremes in a warmer climate: How important are the RCM driving GCM and the chosen scenario? Geophys Res Lett: 32, L22708, doi: 10.1029/2005GL023762

Aktuelle Zahlen zum Klimawandel in Norddeutschland: Infos zum Klimawandel in Norddeutschland am Infostand Norddeutsches Klimabüro / KlimaCampus Aktuelle Zahlen zum Klimawandel in Norddeutschland: Zusammenfassung: