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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!