Hans von StorchInstitut für Küstenforschung, Helmholtz-Zentrum Geesthacht

21. November 2013 - 50jähriges Bestehen des Niedersächsischen Deichgesetzes, Deichacht Krummhörn, Emden

Meeresspiegel und Sturmfluten an der Nordseeküste

Hans von Storch•Geb. Wyk / Föhr•Klimaforscher•Spezialgebiet: Küstenklima, also Windstürme, Sturmfluten, Seegang, Nordsee, Nordatlantik•Kooperation auch mit Sozialwissenschaftlern•Direktor des Instituts für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht•Mitglied des KlimaCampus „CliSAP“ Hamburg

Ich möchte, dass wir uns klarmachen, wes Geistes Kind wir hier sind, und dass wir dazu eine kleine Umfrage machen:

1. Bis zu 50 Stimmsender werden verteilt.2. Sie brauchen diese kleinen Sender nicht anschalten.3. Wenn Sie stimmen wollen, dann drücken Sie die

entsprechende Nummer.4. Sobald Sie das getan haben, steigt der Zähler um 1.5. Wenn alle gestimmt haben, wird das Gesamtergebnis

angezeigt.6. Die Stimmabgabe ist anonym. Es ist möglich

festzustellen, welche Stimmabgaben von welchem gerät gekommen ist, aber wir können nicht feststellen, wer welches Gerät benutzt hat.

Anonyme Umfrage mit Turning Technology

Experiment: Wetter und Klima

• Wetter – einzelne Ereignisse• z.B. ein einzelner Würfelwurf• den kann ich nicht vorhersagen.

• Klima – Statistik der Ereignisse• z.B. Häufigkeit von Ereignissen• Jetz würfeln Sie bitte alle und merken sich das

Ergebnis zwischen 1 und 6.

Experiment – wir sagen die Häufigkeit der Würfelergebnisse vorher

1. 2. 3. 4. 5. 6.

14%

21%

24%

10%

14%

17%

Ich habe gewürfelt:

Jetzt noch mal per Hand zählen

Wer hat eine

123456?

Offenbar annähernd eine Gleichverteilung.

Ich kann also die Häufigkeit vorhersagen, ohne ein einzelnes Ereignis vorherzusagen.

Man kann Klima vorhersagen, ohne das Wetter vorherzusagen.

Jetzt ein paar andere Fragen, damit wir voneinander wissen, das wir verschiedene Meinungen und Überzeugungen haben.

Menschgemachter Klimawandel?A. Ich bin überzeugt, dass wir

derzeit einen vor allem vom Menschen verursachten Klimawandel erleben.

B. Ich habe ernsthafte Zweifel daran, dass wir es mit einem vor allem vom Menschen verursachten Klimawandel zu tun haben.

C. Keine Meinung.

53%

3%

43%

KlimapolitikA. Ich befürworte die Energiewende

weg von Nuklear, Öl- und Kohleeinsatz.

B. Ich finde die Energiewende unausgereift und mit zu hohen Kosten verbunden.

C. Ich glaube nicht, dass der Stand der Wissenschaft so etwas wie die Energiewende legitimiert.

D. Ich favorisiere eine andere Klimapolitik, etwa Anpassung nach Bedarf oder Geoengineering.

E. Weiss nicht.

40% 40%

7%7%7%

ExtremereignisseA. Ich nehme eine Verstärkung

im letzten Jahrzehnt insbesondere von regionalen Sturmereignissen wahr.

B. Unsere Stürme waren schon immer gefährlich, aber eine systematische Veränderung hin zu mehr oder stärkeren Stürmen kann ich nicht feststellen.

C. Weiss nicht.

21%

3%

76%

Rolle von WissenschaftA. Wissenschaft soll der Politik

Empfehlungen zum Umgang mit Problemen machen, wenn es sich abzeichnet, dass ein gravierendes Problem vorliegt.

B. Wissenschaft soll der Politik Empfehlungen zum Umgang mit Problemen machen, wenn ein Konsensus in der Wissenschaft hergestellt ist.

C. Wissenschaft soll gar keine Empfehlungen geben, sondern nur das Problem und mögliche Lösungsstrategien beschreiben.

D. Weiss nicht.

27%

0%

27%

47%

1962

1717

Sturmfluten in Niedersachsen

Das Badewannen-Problem

Graphik: Michael Schrenk

Graphik: Michael Schrenk

Graphik: Michael Schrenk

Zeitliche Enwicklung der jährlichen 99%ile des zweitäglichen Tidehochwassers nach Abzug des entsprechenden Jahresmittels

sowie jährliches Mittel des Tidehochwassers.

Jährliche Statistiken vom Pegel Cuxhaven

(Untere Kurve) Mittlere jährliche Hochwasser und linearer Trend 1843–2006 bei Cuxhaven. (Obere Kurve) Differenz zwischen jährlichen 99%-Perzentilen des Tidehochwassers und den mittleren jährlichen Hochwassern und 11-jährig übergreifendes Mittel. Hamburger Klimabericht (2010)

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 ungewöhnliche Beschleunigung ist nicht festzustellen. Anstieg des Meeresspiegels in der

Deutschen Bucht (Albrecht et al., 2010)

Bisher Kind lebhafter geworden?

Jährliche 90%-ile der Geschwindigkeit des geostrophischen Windes für die Deutsche Bucht zwischen 1878 und 2007 (Hamburger Klimabericht, 2010).

•Sturmtätigkeit variiert von Jahr-zu-Jahr, von Jahrzehnt zu Jahrzehnt.• Sturmtätigkeit spiegelt sich am besten an Windstatistiken.• Veränderlichkeit von Windstatistiken über viele Jahre kaum beschreibbar.• Daher Stellvertretergrößen – z.B. Druckgradienten.• Keine Tendenz zu höheren Werten seit 1878.

Zukünftig mehr Wasser in der Wanne?• Abschätzung durch IPCC

2001- durchaus strittig• Anstieg wird weiter

zunehmen.• Je stärker die Emissionen,

desto stärker der Anstieg.• 30-90 cm plausibel und

möglich• Hohe Unsicherheit.• Anstieg endet nicht 2100,

sondern setzt sich in die absehbare Zukunft fort.

IPCC AR5, 2013

Kind zukünftig lebhafter?• Szenariorechnungen mit

Downscaling Hierarchie.

• Kind wird etwas lebhafter – zum Ende 2010 bis zu 25 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 den Umweltausschuß des SH Landtages, 2009

Quelle: GKSS, 2009 : Nordseesturmfluten im Klimawandel. GKSS Wissenschaftler fassen aktuellen Forschungsstand zusammen.

Stellungnahme für Ausschuß des SH Landtages, 2009

Unterschied in Sturmfluthöhen in Cuxhaven und Hamburg (in cm)

Sonderfall: Ästuare – Wirkung der Vertiefung von Elbe, Weser und Ems und der Effektivierung des Küstenschutzes

Unterschiede von Hochwassern an der Mündung und im Ästuar

Sondersituation in den Ästuaren• In Elbe, Weser und Ems sind die Sturmfluthöhen stromauf seit

den 1960er Jahren z.T. deutlich angestiegen.• Diese Änderungen sind auf baulichen Maßnahmen zurück zu

führen.• Die baulichen Maßnahmen betreffen Küstenschutz und

Schiffbarkeit (aber weitere Fahrrinnenvertiefung nicht mehr signifikant)

• Der installierte massiv verstärkte 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).

Unsicherheiten• Die Unsicherheiten in der Abschätzung von Kenndaten für

zukünftige Bemessungsgrenzen sind erheblich.• Vor allem wegen des mittleren Meeresspiegels, dessen

Entwicklung nicht nur abhängig von zukünftigen Emissionsmustern sondern auch von der Zukunft der großen Eisschilde Grönland und Antarktis.

• Diese Unsicherheit wird in den kommenden wenigen Jahren kaum vermindert werden.

• Regionale Maßnahmenplanung sollte daher flexibel ausfallen, um mit diesen nur graduell verminderten Unsicherheiten umgehen zu können.

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 in der Tideelbe

Tideelbeprojekt: Dämpfung der einlaufenden Tideenergie

durch wasserbauliche Maßnahmen im

Mündungsbereich des Ästuars.

Graphik: Michael Schrenk

Erik Pasche, TU HH

• Sturmfluten sind eine reale Gefahr an den deutschen Küsten.

• Klimawandel und Wasserstraßenausbau bewirken Änderungen der Sturmflutgefahren.• Für den Bereich der Deutsche Bucht ist bisher weder eine ungewöhnliche Beschleunigung des regionalen Meeresspiegels noch ein signifikante Verstärkung der Sturmtätigkeit 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.• Als Alternativen / Ergänzungen zur Verstärkung traditioneller Maßnahmen müssen neue Anpassungsoptionen entwickelt und geprüft werden - wie etwa Dämpfung der Tidenenergie in den Ästuaren, verbesserten Design von Bauwerken oder kaskadierende Gebietsaufteilung für den Versagensfall.• Gesellschaftliche Diskussionen zu Optionen und Akzeptanz sind jetzt und in der näheren Zukunft zu führen. Zusammenfassung

Internet Produkt des Norddeutschen Klimabüros

• Welche Gebiete sind derzeit durch den Küstenschutz geschützt?

• Welche Gebiete könnten zukünftig gefährdet sein im Falle eines Versagens des Küstenschutzes?

http://www.sturmfluten-klimawandel.de

Gelb: normales Tidenhochwasser,Hellgrün: 16. Feb. 1962Dunkelgrün: 16. Feb 1962 + 1,10 m