Klimafolgen-Monitoring Hamburg

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1 Klimafolgen-Monitoring Hamburg Kennblatt zum IMPACT-Indikator Windintensität (KH-I-4) I. Einordnung 1. Gliederung/Nr. KH-I-4 2. Kurzname Windintensität 3. Indikator-Typ IMPACT-Indikator 4. Handlungsfeld und /0der Küstenhochwasserschutz Themenfeld 5. Indikationsfeld Meteorologie II. Definition und Berechnungsverfahren 1. Definition Der Indikator Windintensität zeigt für die Messstation auf der zu Hamburg gehörenden Insel Scharhörn (Elbmündung) die Veränderung der Windverhältnisse an. Kontinuierlich erfasst werden dort seit Herbst 1964 die Parameter Windgeschwindigkeit (in Meter/Sekunde) und Windrichtung (in Grad). Aus diesen Kenngrößen wird die zeitliche Entwicklung der Dauer von Windgeschwindigkeiten bzw. Windstärken (in Stunden pro Jahr) für sturmflutgenerierende Windrichtungssektoren (Westnordwest, West, Westsüdwest) abgeleitet. Diese Kenngröße wird als Windintensität bezeichnet und dient im Rahmen des Klimafolgen- Monitorings als IMPACT-Indikator KH-I Berechnungsgrundlage Aus den Messdaten der Windgeschwindigkeit (in Meter/Sekunde, m/s) und Windrichtung (in Grad) seit 1976 wird die jährliche Summe der Stunden mit Windstärken (im Stundenmittel) über 8 Beaufort (Bft), stürmischer Wind, entspr. 17,2 m/s, über 9 Beaufort (Bft), Sturm, entspr. 20,8 m/s, über 10 Beaufort (Bft), schwerer Sturm, entspr. 24,5 m/s jeweils für die Windrichtungsklassen Westnordwest (WNW) = 292,5 ± 11,25, West (W) = 270 ± 11,25, Westsüdwest (WSW) = 247, 5 ±11,25 gebildet und grafisch dargestellt. Mit Blick auf das Themenfeld Küstenhochwasserschutz sind nur auflandige Winde, also solche aus südwestlichen bis nordwestlichen Richtungen, von Interesse, da nur diese eine Wasserstandserhöhung (Windstau) an der deutschen Nordseeküste und der Elbe bewirken können. Andere Windrichtungssektoren werden folglich nicht betrachtet. 3. Datenquelle Die Hamburg Port Authority (HPA) ist im Sturmflutfall zuständig für die Prognose der Hochwasserhöhen in Hamburg. Der Hamburger Kennblatt zum IMPACT-Indikator Windintensität (KH-I-4) - 1 -

2 Sturmflutwarndienst (WADI) der HPA wertet hierfür die Messdaten verschiedener Wasserstands- und Wetterstationen an der Nordseeküste aus und erstellt daraus eine Prognose für den Eintritt des Hochwassers im Hamburger Hafen. Als zentrale Grundlage für die Vorhersagen des WADI unterhält die HPA eine Windmessanlage auf der Insel Scharhörn in der Elbmündung. Scharhörn gehört, wie die benachbarte Insel Neuwerk, zum Hamburger Staatsgebiet. Für die Kenngrößen Windgeschwindigkeit und Windrichtung liegen für die Messstation Scharhörn (teils noch nicht digital aufbereitete) Daten seit 1964/65 vor. Eine qualitätsgeprüfte Zeitreihe liegt seit 1976 vor. Ein Teil der Daten ist auf dem Portal Tideelbe ( frei verfügbar. III. Bedeutung des Indikators 1. Begründung Die Berücksichtigung des Indikators Wind ist für ein Klimafolgen- Monitoring mit Blick auf das Handlungsfeld Küstenhochwasserschutz sinnvoll. Windgeschwindigkeit und Windrichtung sind zentrale meteorologische Parameter und können von einem Klimawandel unmittelbar beeinflusst werden; es besteht also ein enger Ursache- Wirkungs-Zusammenhang. Es bietet sich hier insbesondere eine Betrachtung der Veränderung der Dauern bestimmter Windgeschwindigkeiten für verschiedene Windrichtungssektoren an. Damit lässt sich z.b. beobachten, ob es ggf. eine Verschiebung der dominierenden Windrichtung gibt. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass Winde aus Richtung um 270 bis 290 (W bis WNW) in der Tideelbe die höchsten Sturmfluten produzieren. Sollten diese Windrichtungen in Zukunft häufiger auftreten, bedarf es gar keiner Zunahme der Windgeschwindigkeiten, um häufigere bzw. höhere Sturmfluten zu bewirken und damit die Wahrscheinlichkeit für besonders schwere Sturmfluten als Ergebnis der Überlagerung besonders widriger Randbedingungen zu erhöhen. Der Standort Scharhörn ist für eine Erfassung des Windes besonders geeignet, da es auf dieser unbewohnten, flachen Düneninsel von jeher keinerlei Bebauung gibt, die die Windverhältnisse beeinflussen und die Datenqualität somit beeinträchtigen könnte. Dies ist bei Windmessstationen an Land zwangsläufig häufig der Fall. Der IMPACT-Indikator Windintensität Scharhörn zeichnet sich also dadurch aus, dass er - im Vergleich zu anderen Indikatoren (z.b. Tideverhältnisse, Sturmfluten) - von sonstigen menschlichen Aktivitäten praktisch unbeeinflusst ist und insofern dafür geeignet ist, mögliche klimabedingte Signale widerzuspiegeln. Eine Archivierung und kontinuierliche Auswertung der Messdaten von der Station Scharhörn wird bei der HPA bereits im Rahmen der Sturmflutvorhersage für Hamburg vorgenommen. Im Zusammenhang mit dem Klimafolgen-Monitoring ist eine weitere Verankerung der Notwendigkeit einer solchen Messstation im Küstenvorfeld und die Nutzbarmachung eines aus wissenschaftlicher Sicht auch in der Kennblatt zum IMPACT-Indikator Windintensität (KH-I-4) - 2 -

3 Vergangenheit immer wieder als einmalig bezeichneten und begehrten Datenschatzes von großer Bedeutung. 2. Visualisierung Abb. 1: Entwicklung des Windgeschehens auf der Insel Scharhörn (Stundenmittel) Quelle: HPA, Hydrologie 3. Beschreibung der Entwicklung Zunächst ist die große Schwankungsbreite der jährlichen Dauer von hohen Windgeschwindigkeiten aus westlichen Richtungen bemerkenswert. Die jährlichen Dauern von Windstärken über 8 Bft bewegen sich z.b. zwischen einigen wenigen und rd. 180 Stunden. Die Dauern westlicher Winde mit mehr als 9 Beaufort schwanken zwischen 0 und etwa rd. Stunden/Jahr, Winde mit einem Stundenmittel > 10 Beaufort wurden in rd. einem Drittel der Jahre gar nicht verzeichnet, in den stürmischsten Jahren beträgt die Dauer derartiger Windstärken bis zu 10 Stunden. Kennblatt zum IMPACT-Indikator Windintensität (KH-I-4) - 3 -

4 Ein Trend zur Zu- oder Abnahme hoher Windgeschwindigkeiten ist bislang nicht erkennbar. Auffallend ist allerdings, dass in den letzten rd. 10 Jahren die jährlichen Dauern hoher Windgeschwindigkeiten im Vergleich zu den vorangegangen Jahrzehnten eher gering waren. Als sturmreichstes Jahr der Zeitreihe präsentiert sich bei den Windstärken > 8 und > 9 Bft 1990, also jenes Jahr, das auch bereits beim Indikator Kettentiden (KH-I-3) ins Auge fiel. Bei den Windstärken > 10 Bft sticht das 1976 hervor, also das Jahr mit der bislang höchsten Sturmflut an der Unterelbe (vom 3. Januar 1976). Betrachtet man die drei gewählten Windrichtungssektoren, so ist für die Geschwindigkeiten > 8 Bft festzustellen, dass Winde aus dem westlichen und westsüdwestlichen Sektor am häufigsten auftreten, während WNW-Winde seltener vorkommen. Bei den größeren Windstärken ist die Verteilung der Windrichtungssektoren unterschiedlich. Für Hamburg und die Unterelbe sind vor allem die Dauern hoher Geschwindigkeiten aus westlichen und nordwestlichen Richtungen von Bedeutung, da dies die für den Elbmündungstrichter kritischsten Windrichtungen sind. Auch im Hinblick auf die Entwicklung der einzelnen Windrichtungsklassen ist bislang kein klarer Trend zu verzeichnen. 4. Bezüge Hamburger STATE- und IMPACT-Indikatoren Es bestehen Bezüge zu den STATE-Indikatoren Mittlere Windgeschwindigkeit, Sturmintensitäten, Sturmtage und windstille Tage. Es bestehen Bezüge zu den IMPACT-Indikatoren KH-I-2 (Sturmfluten) und KH-I-3 (Sperrtiden und Kettentiden). Monitoringbericht zur Deutschen Anpassungsstrategie (DAS) Es bestehen Bezüge zu den DAS IMPACT-Indikatoren WW-I-9 Meeresspiegel und WW-I-10 Intensität von Sturmfluten. 5. Hinweise Um eine sichere Durchführung erforderlicher Reparatur- und Wartungsarbeiten der Windmessanlage gewährleisten zu können, sind Investitionen in die Messeinrichtung auf der Insel Scharhörn erforderlich. 6. Referenzen - BSH, HPA, DWD (2012): Sturmflutvorhersage für Hamburg und heute. Hamburg Antfang, H. (1983): Aufbau und Organisation des Hamburger Sturmflutwarndienstes. In: Hamburger Küstenforschung, Heft 42 (1983), S Weblinks - Norddeutscher Klimamonitor - Hamburger Sturmflutwarndienst (WADI) - Portal Tideelbe: Kennblatt zum IMPACT-Indikator Windintensität (KH-I-4) - 4 -

5 8. Kontakt Hamburg Port Authority (HPA) Hafeninfrastruktur Wasser, Hydrologie Thomas Strotmann Tel: Kennblatt zum IMPACT-Indikator Windintensität (KH-I-4) - 5 -