Rostocker Küsten-Forscher nutzen Ostsee als Labor vor der Haustür

Christian Kaehler und sein Forscherkollege Sebastian Fürst studierten beide an der Agrar- und Umweltwissenschaftlichen Fakultät der Universität Rostock und vertieften ihr Studium in Richtung Wasserbau/Küsteningenieurwesen. Der Leiter der Professur Geotechnik und Küstenwasser, Professor Fokke Saathoff erläutert:

„Neben dem Schutz der Küsten beschäftigen mich und meine Mitarbeiter die Auswirkungen des Klimawandels zunehmend.“ Saathoff verweist auf das aktuelle Projekt „PADO“ (Prozesse und Auswirkungen von Sturmfluten an der deutschen Ostseeküste), das derzeit an seiner Professur bearbeitet wird. „PADO“ ist eins von zwölf Verbundprojekten mit dem Förderschwerpunkt „Küstenmeerforschung in Nord- und Ostsee“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einer Millionen Euro gefördert wird.

Die Ziele des Projektes sind es, neue relevante Erkenntnisse zur Dünendynamik zu generieren und die Bemessungsansätze für Dünen und kombinierte Küstenschutzsysteme mit Dünen und Deichen weiterzuentwickeln. Um die Prozesse bei Dünendurchbrüchen besser zu verstehen, bauten die Küsteningenieure eine 120 Meter lange und ein Meter hohe Versuchsdüne am Strand von Warnemünde.

„Mit der Ostsee haben wir unser Labor mit realen Bedingungen direkt vor der Haustür – das wollten wir nutzen“, erklärt Professor Fokke Saathoff. Die Düne wurde mit Sensoren bestückt und während einer Sturmflut durch Kameras und einem Laserscanner von einem im Wasser stehenden Messpfahl vermessen.

„Der Versuchsaufbau und die Vermessungen waren neu für uns und haben uns lange beschäftigt. Im Einsatzfall ist wenig Spielraum für Fehler“, fügt Christian Kaehler hinzu. Im November letzten Jahres kam es zum Hochwasser, die Düne wurde dadurch zerstört und konnte erfolgreich vermessen werden. Die gewonnenen Daten werden nun ausgewertet und sind Grundlage für weitere Fragestellungen, die durch weitere Projektpartner an der Agrar- und Umweltwissenschaftlichen Fakultät der Universität Rostock, der Rheinisch-Westfälisch Technischen Hochschule Aachen und dem Institut für Ökologische Wirtschaftsforschung in Berlin bearbeitet werden.

Sturmfluten und die damit verbundenen Wasserstände lassen sich durch mathematisch-statistische Modelle klassifizieren und bewerten. Diese Modelle basieren auf jahrzehntelangen regelmäßigen Aufzeichnungen der Wasserstände an den Pegelstandorten und sind unter anderem Grundlage für die Dimensionierung und Bemessung von Küstenschutzanlagen. Sturmfluten werden dazu durch ihre Höhe (Scheitelwerte) und durch die Häufigkeit ihres Auftretens (Jährlichkeit) charakterisiert.

Der Scheitelwert eines zehnjährlichen Hochwassers wird im statistischen Mittel zehnmal in 100 Jahren erreicht oder überschritten. Die Natur folgt diesen mathematischen Modellen jedoch nur bedingt. Sturmfluten sind das Resultat zufälliger meteorologischer und hydrologischer Ereignisse und können bei den entsprechenden Voraussetzungen häufiger auftreten, als es die Modelle mit Angabe der Jährlichkeit vorhersagen.

„Auffallend ist, dass schwere Sturmfluten in den letzten 25 Jahren häufiger aufgetreten sind, als im Zeitraum davor“, stellt Christian Kaehler fest. Das könne möglicherweise schon eine Folge des Klimawandels sein. Durch den Klimawandel und den dadurch bedingten steigenden Meeresspiegel würden die Sturmfluten an unserer Küste in Zukunft wahrscheinlich öfter auftreten. Der Wasserspiegel steige schon jetzt im Schnitt um 1,4 Millimeter pro Jahr. Je nach Szenario könne sich dieser Wert in der Zukunft drastisch erhöhen.

Extreme Ereignisse, wie zum Beispiel Sturmfluten, träfen die Ostseeküste dann noch häufiger.
An der Küste treten Sturmfluten meist zusammen mit hohen Wellen auf. Diese Kombination hat eine größte Zerstörungskraft. Ein aktuelles Beispiel für die dabei wirkenden Kräfte ist die Seebrücke im Küstenort Prerow. Durch den Wellenschlag wurden etliche Holzbohlen und ein Teil des Geländers der Seebrücke zerstört.

Um die Wellenhöhe messen zu können, nutzen die Wissenschaftler der Universität Rostock eine spezielle Messboje im küstennahen Seegebiet von Warnemünde. Die Auslenkungen und die Bewegungen der Boje werden durch eine Reihe von Sensoren erfasst und kontinuierlich an eine Landstation übertragen. Von dort aus werden die Daten abgerufen und in verwertbare Messdaten wie z.B. Wellenhöhen, Wellenanlaufrichtungen und Wellenperioden übersetzt.

Während der Sturmflut Anfang dieses Jahres kam es zu Rutschungen an den Steilufern, zu Abbrüchen an den Landesküstenschutzdünen und zu großen Sandumlagerungen an den Stränden. Der durch die Sturmflut gelöste Sand wird durch die Strömungen im Wasser entlang der Küste nach Osten transportiert. Das Molenbauwerk an der Mündung der Warnow unterbricht diesen Transport. Die Folge ist der auffallend breite Strand in der Nähe der Warnemünder Mole.

Die Dünen an der Ostseeküste sind so dimensioniert, dass sie mehreren starken Sturmfluten standhalten, ohne ihre Schutzwirkung zu verlieren. Der sogenannte Verschleißteil wird von den zuständigen Behörden regelmäßig überprüft und erforderlichenfalls wiederhergestellt. Aktuell wird jedoch mehr Sand abgetragen als abgelagert. Küstenschutzmaßnahmen wie Sandaufspülungen werden vor diesem Hintergrund in Zukunft häufiger stattfinden müssen.

„Es ist die langfristige Aufgabe der Politik und der Forschung, die Folgen des Klimawandels nicht nur global, sondern auch lokal in den gesellschaftlichen Fokus zu rücken und interdisziplinär zu verknüpfen. Nur die gesamtgesellschaftliche Erarbeitung und Umsetzung von Anpassungsstrategien an den Klimawandel kann in Mecklenburg-Vorpommern langfristig den Schutz der Küstenregionen gewährleisten“, blickt Christian Kaehler voraus.

Text: Wolfgang Thiel

Christian Kaehler
Universität Rostock
Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät
Geotechnik und Küstenwasserbau
Tel: +49 381 498-3687
E-Mail: christian.kaehler@uni-rostock.de