Auswirkungen des Klimawandels und Fahrrinnenanpassung der Elbe bei Hamburg

Transkript

1 Wittenbergen Dr. Elisabeth Rudolph Auswirkungen des Klimawandels und Fahrrinnenanpassung der Elbe bei Hamburg Bedeutung für die Wasserstände bei Sturmflut Fachtagung: Sturmflut in Hamburg aber sicher! 40 Jahre Sturmflut 1976 gestern, heute, morgen Hamburg, 20. April 2016

2 Sensitivitätsstudie Szenarien zu zentralen Aspekten möglicher Zukünfte Sturmflutszenario 3. Januar 1976 in der Elbe Wenn Dann Aussagen zu Klimawandel Nordsee Wind Abfluss Q Meeresspiegelanstieg Kombinationen systematische Variationen Fahrrinnenanpassung der Elbe Grundlage: Sturmflut 3. Januar 1976 Elbe Hamburg Untersuchungsergebnisse auch unter Abschlussbericht: BAWBildatlas BAWBildatlas Band 2 - Ergebnisse aus KLIWAS und KLIMZUG-NORD Berichte, z.b.: Kursbuch Klimaanpassung, Wilhelmsburg im Klimawandel Gutachten, z.b. Sturmflutgutachten H1.b Page 2

3 Sturmflutszenario 3. Januar 1976 Grundlage: Sturmflut 3. Januar 1976 höchster beobachteter Wasserstand (Elbe) Cuxhaven NHN + 5,10 m Hamburg St.Pauli NHN + 6,45 m sehr hohe Windgeschwindigkeiten (~ Elbmündung bis zu 30 m/s) mittlerer Abfluss (Q = 500 m 3 /s) [ Grad ] [ m/s ] : : : : : : : : : :00 30 SF76 MKW DWD Hamburg StPauli 25 SF76 MKW DWD Cuxhaven 20 SF76 MKW DWD Scharhörn : : : : : : : : : :00 Windrichtung Windgeschwindigkeit Wasserstand vergleiche Hamburg St.Pauli: Sturmflut 6. Dezember 2013 NHN + 6,08 m (2) Sturmflut 10. Januar 1995 NHN + 6,02 m (3) Sturmflut 28. Januar 1994 NHN + 6,02 m (4) Sturmflut 3. Dezember 1999 NHN + 5,95 m (5) Sturmflut 17. Januar 1962 NHN + 5,70 m (10) Bemessungswasserstand (2013) NHN + 8,10 m [ mnhn ] SF76 U04 Elbe km 623N SF76 U04 Elbe km SF76 U04 Elbe km 695 SF76 U04 Elbe km : : : : : : : : : :00 Wind: DWD mit MKW Wasserstand: BAW mit UnTRIM Seite 3

4 Sensitivitätsstudie Sturmflutszenario 3. Januar 1976 in der Elbe Wenn Dann Aussagen zu Klimawandel Nordsee Wind Abfluss Q Meeresspiegelanstieg Kombinationen systematische Variationen Fahrrinnenanpassung der Elbe Grundlage: Sturmflut 3. Januar 1976 Elbe Schulau Hamburg Verwende HN-Models des Elbe-Ästuars (UnTRIM, BAWiki see BAWiki, Topographie 2003) Ergebnisse, z.b.: wl(t) Zeitreihen des Wasserstandes, z.b. bei Schulau Analysiere (Tide-) Kennwerte (BAWiki), z.b.: HW Sturmflutscheitelwasserstand thw Eintrittszeit des Sturmflutscheitelwasserstandes DHW Dauer hoher Wasserstände entlang des Elbe-Ästuares Page 4

5 Szenario: lokaler Wind über der Elbe Wind- und Wasserstandsentwicklung bei Elbe km 640 (Schulau) [ m/s ] Wind SF76 3. Jan Q = 500 m3/s [ mnhn ] : : : : : Wasserstand kaum Wind kaum Einfluss! HW Wind + 10 % Wind + 5 % Wind beobachtet : : : : :00 Windgeschwindigkeit + 5 %: Zunahme HW um 13 cm Windgeschwindigkeit + 10 %: Zunahme HW um 28 cm Sturmflutscheitelwasserstand HW: höchster im Sturmflutzeitraum aufgetretener Wasserstand Wind: DWD mit MKW ; Wasserstand: BAW mit UnTRIM Seite 5

6 Szenario: Oberwasserzufluss Q aus der Mittelelbe [ mnhn ] beinflusst Thw und Tnw HW Q = 4000 m 3 /s Q = 3000 m 3 /s Q = 2000 m 3 /s Q = 500 m 3 /s : : : : :00 Wasserstandsentwicklung bei Elbe km 640 (Schulau): Einfluss des Abfluss Q auf den Wasserstand SF76 3. Jan Q = 500 m 3 /s Q = 2000 m 3 /s Q = 3000 m 3 /s Q = 4000 m 3 /s verwende heute mögliche Szenarien! zum Vergleich: Abfluss Neu Darchau (DGJ2012): HHQ = 3620 m 3 /s (am ) MQ = 712 m 3 /s (1926/2012) Q Bemessungssturmflut = 2200 m 3 /s Q 100 Neu Darchau Q 9. Apr = 3600 m 3 /s Q 22. Jan = 3500 m 3 /s Q 11. Jun = 4200 m 3 /s (IKSE,2001) = 4070 m 3 /s (Portal Tideelbe) Wind: DWD mit MKW ; Wasserstand: BAW mit UnTRIM Seite 6

7 Sturmflutszenario SF76: Einfluss Oberwasserzufluss Q auf Sturmflutscheitelwasserstände HW ~ cm einige cm einige dm HW [ mnhn ] Q = 4000 m3/s Q = 3000 m3/s Q = 2000 m3/s Q = 500 m3/s 750 SF Cuxhaven 710 Brunsbüttel 690 Glückstadt Schulau 630 St.Pauli 610 Zollenspieker 590 Geesthacht 570 Bleckede 550 Elbe - Kilometer Seite 7

8 Szenario: Meeresspiegelanstieg Betroffenheit: Sturmflutschutz 8.00 HW Meeresspiegel msl heute msl + 25 cm [ mnhn ] 2.00 beinflusst Thw und Tnw Deutsche Bucht beobachtet 25 cm /100 Jahre msl + 80 cm zentraler Wert Nordsee aus Klimaprojektionen msl cm higher scenario msl cm msl + 80 cm msl + 25 cm msl heute : : : : :00 verwende Szenarien aus Literatur für 2100, z.b. G. Gönnert et al., 2009 Wasserstandsentwicklung bei Elbe km 640 (Schulau): Einfluss eines Meeresspiegelanstieges am Modellrand auf den Wasserstand Wind: DWD mit MKW ; Wasserstand: BAW mit UnTRIM Seite 8

9 Szenario: Meeresspiegelanstieg Betroffenheit: Vorwarnzeit [ mnhn ] Beeinflusst Eintrittszeit HW 0.00 msl cm msl + 80 cm msl + 25 cm msl heute : : : : :00 Wasserstandsentwicklung bei Elbe km 640 (Schulau): Einfluss eines Meeresspiegelanstieges am Modellrand auf den Wasserstand Sturmflutszenario SF76 Meeresspiegel msl heute Elbmündung (Elbe km 748) bis Hamburg ca. 180 Minuten msl + 25 cm HW ca. 3 Minuten früher in Hamburg msl + 80 cm HW ca. 10 Minuten früher in Hamburg msl cm HW ca. 13 Minuten früher in Hamburg für jedes Sturmflutszenario unterschiedlich! Wind: DWD mit MKW ; Wasserstand: BAW mit UnTRIM Seite 9

10 Szenario: Meeresspiegelanstieg Betroffenheit: Entwässerung [ mnhn ] Dauer hoher Wasserstände 24 h 0.00 msl cm msl + 80 cm msl + 25 cm msl heute : : : : :00 Wasserstandsentwicklung bei Elbe km 640 (Schulau): Einfluss eines Meeresspiegelanstieges am Modellrand auf den Wasserstand Sturmflutszenario SF76 Meeresspiegel msl heute Dauer hoher Wasserstände, z.b. > NHN+3,00 m z.b. Hamburg 11,5 Stunden * msl + 25 cm 0,5 Stunden länger msl + 80 cm 5 Stunden länger msl cm 6 Stunden länger * Analysezeitraum 24 Stunden für jedes Sturmflutszenario unterschiedlich! Wind: DWD mit MKW ; Wasserstand: BAW mit UnTRIM Seite 10

11 Sturmflutszenario SF76: Einfluss Meeresspiegelanstieg auf Sturmflutscheitelwasserstände HW HW [ mnhn ] msl cm msl + 80 cm msl + 25 cm msl heute Cuxhaven 710 Brunsbüttel 690 Glückstadt Schulau 630 St.Pauli 610 Zollenspieker 590 Geesthacht 570 Bleckede 550 Elbe - Kilometer Seite 11

12 Sturmflutszenario SF76: Einfluss Meeresspiegelanstieg und Abfluss auf Sturmflutscheitelwasserstände HW Meeresspiegelanstieg Meeresspiegelanstieg und Q hauptsächlich Q HW [ mnhn ] msl cm msl + 80 cm msl + 25 cm msl heute Cuxhaven 710 Brunsbüttel 690 Glückstadt Schulau 630 St.Pauli 610 Zollenspieker 590 Q = 4000 m3/s Q = 3000 m3/s Q = 2000 m3/s Q = 500 m3/s Geesthacht 570 Bleckede 550 Elbe - Kilometer Seite 12

13 Fahrrinnenanpassung Elbe Topographie Planerischer Ist-Zustand PIZ (2003) Planung: Ermögliche 13,5 m tiefgehenden Schiffen den tideunabhängigen Zugang zum Hamburger Hafen Nordsee siehe: Fahrrinnenanpassung Unter- und Außenelbe Gutachten H1b (2007) Seite 13

14 Fahrrinnenanpassung Elbe Ausbaubedingte Änderungen Topgraphie AZ385S - PIZ Planung: Ermögliche 13,5 m tiefgehenden Schiffen den tideunabhängigen Zugang zum Hamburger Hafen Vertiefen (blau), Breite des Begegnungsstrecke zwischen Elbe Km 644 und Elbe km 636: 385 m, Unterwasserablagerungsflächen (rot) Nordsee siehe: Fahrrinnenanpassung Unter- und Außenelbe Gutachten H1b (2007) Seite 14

15 Szenario: Fahrrinnenanpassung Betroffenheit: Sturmflutschutz [ mnhn ] HW SF76 Q500 AZ385S SF76 Q500 PIZ Topographieszenarien PIZ Planerischer Ist-Zustand 2003 AZ385S Ausbauzustand : : : : :00 Wasserstandsentwicklung bei Elbe km 640 (Schulau): Einfluss der Fahrrinnenanpassung auf den Wasserstand Seite 15 Wind: DWD mit MKW ; Wasserstand: BAW mit UnTRIM

16 Sturmflutszenario SF76: Einfluss der Fahrrinnenanpassung auf Sturmflutscheitelwasserstände HW AZ385S PIZ: Änderung des Sturmflutscheitelwasserstandes < ± 2 cm 0.02 [ m ] Cux. 710 Bruns. 690 Glück. 670 Schulau 650 Elbe - Kilometer 630 St.Pauli 610 Zollen. 590 Geest. 570 Bleck. 550 [ mnhn ] 8.00 PIZ AZ385S Cuxhaven 710 Brunsbüttel 690 Glückstadt Schulau Elbe- Kilometer 630 St.Pauli 610 Zollenspieker 590 Geesthacht 570 Bleckede Seite 17

17 Zusammenfassung: Sensitivitätsstudie Sturmflutszenario 3. Januar 1976 in der Elbe Einfluss Oberwasserzufluss Q aus Mittelelbe (Q500, Q2000, Q3000, Q4000) Einfluss Meeresspiegelanstieg slr (msl + 25 cm, msl + 80 cm, msl cm) Einfluss lokaler Wind (Windgeschwindigkeit + 5%, + 10 %) Kombinationen systematische Variation der Parameter, die sich bei Klimaänderungen verändern könnten. Einfluss Fahrrinnenanpassung Szenarien Elbemündung stromab Brunsbüttel Brunsbüttel bis Hamburg Hamburg bis Geesthacht Oberwasserzufluss Q +/- 1 cm 5 cm bis 30 cm 10 cm bis 100 cm Meeresspiegelanstieg slr + slr + slr ± 10 cm + slr ± 10 cm Kombination Q & slr + slr (slr + Q) (slr + Q) Windgeschwindigkeit bis zu 10 cm bis zu 30 cm bis zu 30 cm Kombination Wind & slr ~ (slr + Wind) ~ (slr + Wind) ~ (slr + Wind) Fahrrinnenanpassung < ± 2 cm < ± 2 cm < ± 2 cm Folie 18

18 Wittenbergen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bundesanstalt für Wasserbau Hamburg

19 Zur Frage aus der Zuhörerschaft Bedeutung von Baumaßnahmen an der Tideelbe für die Sturmflutscheitelwasserstände Ausschnitt aus der Antwort auf die Große Anfrage Gesamte Antwort unter: Seite 20

20 Zur Frage aus der Zuhörerschaft Bedeutung von Baumaßnahmen an der Tideelbe für die Sturmflutscheitelwasserstände Tabelle 4 (Seite 90) aus: Siefert, W. und K. Havnoe (1988): Einfluß von Baumaßnahmen in und an der Tideelbe auf die Höhe hoher Sturmfluten. Die Küste 47. Seite Seite 21