Jüngere Marschentwicklung und Sturmflutaktivität auf den Nordfriesischen Halligen

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1 Jüngere Marschentwicklung und Sturmflutaktivität auf den Nordfriesischen Halligen Malte Schindler, Volker Karius, Matthias Deicke, Hilmar von Eynatten Geowissenschaftliches Zentrum der Universität Göttingen Abteilung Sedimentologie / Umweltgeologie 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 1 von 26

2 Meeresspiegelanstieg IPCC 2007 IPCC (2001) 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 2 von 26

3 MTHW-Anstieg am Pegel Wyk auf Föhr Langeness Hooge Nordstrandischmoor 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 3 von 26 3

4 Untersuchungsgebiet Langeness Hooge Nordstrandischmoor November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 4 von 26 4

5 Geländebeobachtungen Foto: MD Suspensionsreiches Wasser schlägt über den Hooger Norddeich (Sturmtief Lancelot ) 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 5 von 26

6 Geländebeobachtungen Blick von Hunnenswarf Richtung Peterhaitzwarf (Langeness) Sturmflut am (Foto: G. Praeger) 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 6 von 26

7 Geländebeobachtungen Landunter -Sedimente nach Windflut Orkun (März 2007) Fotos: MD 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 7 von 26

8 Geländebeobachtungen Sturmflut -Schichtung auf Hallig Hooge 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 8 von 26 Fotos: MD

9 Messung der Sedimentakkumulation - 1 B Kunstrasenmatte 20 x 30 cm A 1L-PE-Flasche 5 cm Ø Flaschenhals Fotos: MS, MD 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 9 von 26

10 Messung der Sedimentakkumulation - 2 Fotos: MD Bestimmung des Sedimentwachstums mittels SEB (Sedimentation-Erosion-Bar) 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 10 von 26

11 Messung der Sedimentakkumulation - 3 Entnahme von Bohrkernen u.a. zwecks Rekonstruktion historischer Sedimentationsraten Fotos: MS 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 11 von 26

12 aufgefangene Sedimentmengen (in mm) von Oktober 2007 bis März Bohrungen pro Hallig West Ost 14 MTHW-Anstiege Pegel Wyk 5,0mm/a * Küsten-Pegel, 4,2mm/a ** Insel-Pegel, 3,5mm/a ** MThw-Anstiege nach *) LKN, GZG, **) Jensen & Mudersbach Deicke et al SAHall-1 14 Flaschen Matten Sediment-Wachstum Anzahl der Landunter GZG seit / Univ Göttingen mm/a 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 12 von 26

13 Sedimentakkumulation / Marschwachstum Number of inundations: 2010/ / mm/a MHW increase , gauge Wyk (Föhr) 5.0 mm/a mm/lu Calculated with a mean bulk density of 1.1 g/cm November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 13 von 26 ZukunftHallig13 D

14 Räumliche Verteilung der Überflutungssedimente Langeneß Winter 2010/11 Langeneß Langeneß Winter 2011/12 Elevation gain in mm/a Calculated on a medium bulk density of 1.1 g/cm 3 Elevation gain in mm/a Calculated on a medium bulk density of 1.1 g/cm November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 14 von 26

15 Räumliche Verteilung der Überflutungssedimente Hooge Winter 2010/11 Hooge Hooge Winter 2011/12 Elevation gain in mm/a Calculated on a medium bulk density of 1.1 g/cm 3 Elevation gain in mm/a Calculated on a medium bulk density of 1.1 g/cm November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 15 von 26

16 Überflutungshäufigkeit Langjährige mittlere Sturmfluthäufigkeit auf den Halligen Hooge, Langeneß und Nordstrandischmoor Definition eines Schwellenwertes (Beginnendes) Land Unter Mittlere Geländehöhe einer Hallig Definition eines Schwellenwertes Vollständiges Land Unter Mittlere Deich /Deckwerkshöhe einer Hallig Verknüpfung von Binnenund Außenpegelzeitreihen Berechnung langjähriger Überflutungshäufigkeiten anhand der Außenpegeldaten 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 16 von 26

17 Überflutungshäufigkeit Hooge 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 17 von 26 17

18 Überflutungshäufigkeit Hooge 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 18 von 26 18

19 Geländehöhen und MTHW 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 19 von 26

20 Bohrungen / Datierung 137 Cs-Methode (~50a): künstliches Radionuklid (Kernspaltung); adsorptiv gebunden an Tonminerale im Boden; Bestimmung der Aktivität durch -Spektrometrie; typischerweise Maxima in 1963 und Pb-Methode ( a): entsteht durch radioaktiven Zerfall von Radon ( 222 Rn) in der Atmosphäre; zeitlich konstanter Eintrag in den Boden; dito; dito; Korrektur für 210 Pb aus 226 Ra (Radium) im Boden; Halbwertszeit 22.3a Ort SAHALL I ZukunftHallig Gesamt aufbereitet datiert Hooge 2 4 6/6 5/6 Langeneß 2 6 5/8 4/8 N-Moor 2 2 4/4 3/4 Norderney 0 2 1/2 0/2 Juist 0 2 0/2 0/2 Summe / / November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 20 von 26

21 Bohrung / Datierung ,76 mm/a ,60 mm/a ,28 mm/a ,68 mm/a 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 21 von ,40 mm/a ,10 mm/a

22 Morphologie / Binnenpriele Uferwälle an Binnenprielen Einheit m ü. NN / m Datengrundlage: ATKIS DGM1, LVermA-SH Bearbeiter: M. Schindler, GZG, Abt. Sedimentologie 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 22 von 26

23 Freilandversuch Osterwehl (Langeneß) Versuchsaufbau zur Messung der Sedimentakkumulation im EZG Osterwehl 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 23 von 26

24 Freilandversuch Osterwehl (Langeneß) Sediment accumulation Osterwehl winter 2011/12 Elevation gain in mm/a Calculated on a medium bulk density of 1.1 g/cm 3 Osterwehl Peterswarf 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 24 von 26

25 Zusammenfassung & Ausblick Das Höhenwachstum der Halligen ist ein natürlicher und effektiver Prozess, jedoch sind die aktuellen (Sediment-Fallen) und historischen (Bohrungen) Aufwachsraten nicht ausreichend, um einen durchschnittlichen lokalen MSL/MTHW-Anstieg von ca. 4-5 mm/a zu kompensieren. Kleinere Halligen, die vergleichsweise öfter überflutet werden (relativ geringe Deckwerkshöhe; z.b. Nordstrandischmoor), zeigen höhere Aufwachsraten als größere Halligen mit vergleichsweise höheren Deckwerken (Hooge, Langeneß). Sediment akkumuliert derzeit bevorzugt hinter den Deckwerken, was zur Reliefbildung der Hallig beiträgt ( Schüsselstruktur ). Die Nutzung der Binnenpriele als effektive Sedimenttransportwege in die Hallig hinein soll durch das Experiment Osterwehl untersucht werden. Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der optimalen Deckwerkshöhe und einer intelligenten Sieltorsteuerung, um zwischen Maximierung der Sedimentation und Minimierung der Landunter zu vermitteln. 28. November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 25 von 26

26 Dank & Literatur Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! und die Unterstützung durch Literatur: - D Alpaos, A., Lanzoni, S., Marani, M., Rinaldo, A. (2007): Landscape evolution in tidal embayments: Modeling the interplay of erosion, sedimentation, and vegetation dynamics. Journal of Geophysical Research F: Earth Surface 112 (1). - Deicke, M., Karius, V., von Eynatten, H. (2009): Bestimmung der Sedimentaufwachsraten auf den Halligen Hooge, Langeness, Nordstrandischmoor und Süderoog. Endbericht SAHALL, Universität Göttingen (unv.). - Jensen, J., Mudersbach, C. (2004): Zeitliche Änderungen in den Wasserstandszeitreihen an den Deutschen Küsten. In: GÖNNERT, G. et al. (Hrsg.): Klimaänderung und Küstenschutz, Proceedings zur Fachtagung , Hamburg, S November 2012 Bremerhaven H. v. Eynatten 26 von 26