Übersichtsvortrag Aufbau von integrierten Modellsystemen zur Analyse der langfristigen Morphodynamik in der Deutschen Bucht (AufMod)

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1 Übersichtsvortrag Aufbau von integrierten Modellsystemen zur Analyse der langfristigen Morphodynamik in der Deutschen Bucht (AufMod) KFKI Seminar, Bremerhaven 28. November 2012 Dipl. Umweltwiss. Jennifer Valerius Dr. Frank Kösters

2 Frage: Sind Sedimenttransport und Morphodynamik der Deutschen Bucht mit hoher Aussagekraft langfristig berechenbar? Animation: datenbasiertes Modell (verfügbarer Gesamtzeitraum) Seite 2

3 Zielsetzung AufMod Allgemeine Zielsetzung des Forschungsaufrufs des KFKI Voraussetzung dafür zu schaffen, den Einfluss des Klimawandels und anthropogener Eingriffe auf die Morphologie und den Sedimenttransport in der Deutschen Bucht modellbasiert abschätzen zu können Zielsetzung AufMod Aufbereitung einer konsistenten Datenbasis für Modelle (Topographie/Morphologie, Sedimentologie) Schließen von Datenlücken und Verbesserung eingesetzter Messmethoden Bestimmung von Anwendbarkeit und Genauigkeit ausgewählter, verfügbarer numerischer Verfahren auf Basis der Berechnung zurückliegender Zeiträume Vertiefung der Kenntnisse sediment- und morphodynamischer Vorgänge in der Deutschen Bucht Abschätzung von Sedimenttransportwegen und mengen Seite 3

4 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Bodenparameter) und Überführung in konsistente Datensätze (Funktionales Bodenmodell) Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung & Anwendbarkeit Hydrodynamik Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 4

5 Funktionales Bodenmodell: Bathymetrie Datenbasis: Vermessungsdaten Raumzeitliche Interpolation Jahr: Konsistente integrierte Tiefenverteilungen für jeden Ort und Zeitpunkt Seite 5

6 Confidence [m] Funktionales Bodenmodell: Bathymetrie - Produkte Vertrauenswürdigkeit der Tiefenverteilungen Vertrauenswürdigkeit für raumzeitlich interpolierte Tiefen zum Zeitpunkt , 50m Raster Seite 6

7 Funktionales Bodenmodell: Bathymetrie - Produkte Ableitbare morphologische Parameter: Morphologischer Raum Seite 7

8 Anzahl Funktionales Bodenmodell: Bathymetrie - Produkte Ableitbare Parameter zur Datengrundlage von Zeitreihenanalysen Anzahl Datensätze Seite 8

9 Weight-% Funktionales Bodenmodell: Sedimentologie Databasis: Korngrößenverteilungen Interpolation der Kornsummenkurve Diameter [µm] Datensätze statistischer Parameter Data Sources: Germany: AufMod-Fieldwork, BSH, Sam, HZG, BfG; Belgium: MUMM; Denmark: GEUS; Great Britain: BGS; Netherlands: TNO, Sedimentatlas Waddenzee; Norway: NGU Seite 9

10 Gewichts-% Funktionales Bodenmodell: Sedimentologie - Produkte Median der Kornsummenkurve Durchmesser [µm] Seite 10

11 Gewichts-% Funktionales Bodenmodell: Sedimentologie - Produkte Sortierung (D75-D25)^1/ Durchmesser [µm] Seite 11

12 Funktionales Bodenmodell: Sedimentologie - Produkte Gewichtsanteil Sandfraktion µm Seite 12

13 Funktionales Bodenmodell Synthese: Konzeptionelles Morphodynamik Modell DB Seite 13

14 Funktionales Bodenmodell: Sedimentologie - Mobile Deckschicht Sedimenttransport ist abhängig von Sedimentverfügbarkeit Vorläufige Annahme: marine Sedimente/Sande als mobile Deckschicht Holocene base defined from Figge (1980), Asp & Ricklefs (2003), Ahrendt (2005), Zeiler (2000) and as greatest depth from data based model Seite 14

15 Mobile Deckschicht : Erkenntnisse aus Fokusgebieten N Seismisches Profil mit Sedimentkern AL378_K11 (K11) 1 m K11 S K11 N S K ±35BP in -157cm u. GOK Seismische Daten in Verbindung mit Sedimentkernen ermöglichen durchgehende Auskartierungen der mobilen Deckschicht. Bisher Werte mit jeweiliger Deckschichtmächtigkeit auskartiert. Datierungen lassen zeitliche Einstufung der einzelnen Schichten zu. Seite 15

16 Mobile Deckschicht : Mächtigkeit über durchgehender Kieslage m Geringe Deckschichtmächtigkeiten zwischen 0 m und 2.2 m. Inhaltliche Übereinstimmung mit Sidescan-Bildern gegeben Seite 16

17 Mobile Deckschicht : Sedimentmangelgebiet mit Sorted Bedforms S N G H F E D C SB sind hier Fenster, in denen durchgehende, sonst überdeckte Schichten freigelegt sind. B A Seite 17

18 Sedimentologie Porosität Relevanz Modelle berechnen den Massentransport, daher wird die Tiefenänderung direkt durch die Porosität skaliert Messung der Porosität Es gibt kein Standardverfahren für Sande Geringe Messgenauigkeit Hohe Variabilität bei gemischt und feinkörnigem Sediment Porositätsprediktoren SediMorph: Aberg, 1992; Piechotta, 2004 Marina: Komura, 1963 p m d Seite 18

19 Porosität / % Porosität Elbe Messung vs. Modell Porosität Modell - Messung Elbe Marina Fein 2010_11 Misch 2010_11 Sand 2010_11 Fein 2010_08 Misch 2010_08 Sand 2010_ Elbe-km Seite 19

20 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Nordsee / ) Deutsche Bucht Funktionales Bodenmodell Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung & Anwendbarkeit Hydrodynamik Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 20

21 Modellierungswerkzeuge Zeitskala Hydrodynamik Seegang Morphodynamik kurzfristig Tage 12 Monate MARINA (2D) UnTRIM (3D) MARINA UnK MARINA SediMorph mittelfristig 1 10 Jahre Delft3D-FLOW (2D) SWAN DELFT3D-MOR mittelfristig 1 10 Jahre Telemac (2D) Tomawac Sisyphe langfristig Jahre Räumliche Skala kleinskalig: O(einzelne Tiderinne, Bodenformen) mittelskalig: O(Ästuare, Tidebecken) großskalig: O(Deutsche Bucht) Fokusmodelle / Detailmodell Basismodell Seite 21

22 Modellierungswerkzeuge UnTRIM (3D) Marina (2D) Telemac (2D) Basismodell Dreieckselemente 80 m m Delft3D (2D) Nordsee: 455x489 Elemente, 1,000-19,000 m Deutsche Bucht: 762x1046 Elemente, 100 m - 1,800 m Seite 22

23 Anfangs- und Randbedingungen Wasserstände Partialtiden aus globalem Modell FES2004 (Lyard et al., 2006) Mittelwasserlage aus dem BSH/DWD Nordatlantikmodell Oberwasserabfluss Täglicher Abfluss (Deutsche Bucht) oder saisonale / langfristiges Mittel Ostsee: konstant Salzgehalt Klimatologie (Janssen et al., 1999) Windschubspannung, Luftdruck DWD Prognosemodell Seegang Windwirklänge an der Modellgrenze Sedimente AufMod Bodenmodell konstante SPM Konzentration (Gayer, 2004) Seite 23

24 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Nordsee / ) Deutsche Bucht Funktionales Bodenmodell Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung & Anwendbarkeit Hydrodynamik und suspendiertes Sediment Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 24

25 Validierung Hydrodynamik Seite 25

26 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Nordsee / ) Deutsche Bucht Funktionales Bodenmodell Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung & Anwendbarkeit Hydrodynamik und suspendiertes Sediment Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 26

27 Bed elevation range Daten basiertes Modell (Messungen ) Prozess basiertes Modell (Telemac ) Seite 27

28 Änderungen in der Morphologie - Differenztopographie Bodenmodell Dasimo ( ) num. Modell Marina ( ) Differenztopographie zeigt geänderte Strukturen aber quantitative Vergleichbarkeit von Messung und Modell punktweise nicht sinnvoll integrale Kenngrößen notwendig Seite 28

29 Validierung der morphodynamischen Ergebnisse Datenverfügbarkeit in allen Modellen und einer Tiefe < 20 m (Vertrauenswürdigkeit der Peilung) mindestens ein Datensatz innerhalb eines/10 Jahres/-en vor dem und nach dem a 10a 1/10 a /10 a Dilemma: entweder große Fläche mit geringerer Vertrauenswürdigkeit oder eine kleine Fläche mit höherer Vertrauenswürdigkeit = = Seite 29

30 Validierung der morphodynamischen Ergebnisse Threshold: 5 cm Maske: Datenverfügbarkeit + MinDT 1a Volumen [Mio.m³] Modell Sed. Ero. Bilanz Dasimo (2006) Dasimo Mittelwert ( ) Delft3D (2006) Marina (2006) Sedimorph (2006) Sisyphe (2006) Threshold: 5 cm Maske: Datenverfügbarkeit + MinDT 10a Volumen [Mio.m³] Modell Sed. Ero. Bilanz Dasimo (2006) Dasimo Mittelwert ( ) Delft3D (2006) Marina (2006) Sedimorph (2006) Sisyphe (2006) Seite 30

31 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Nordsee / ) Deutsche Bucht Funktionales Bodenmodell Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung & Anwendbarkeit Hydrodynamik und suspendiertes Sediment Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 31

32 Langzeitsimulation 100 Jahre

33 Langzeitsimulation 100 Jahre

34 Langzeitsimulation 100 Jahre

35 Szenario Meeresspiegelanstieg (80 cm / 100 Jahren) Sohllage nach 100 Jahren MD Simulation (Telemac) Volumenänderung Nettodeposition 5.5x10 8 m³ Seite 35

36 Szenario Meeresspiegelanstieg (80 cm / 100 Jahren) Differenz der Sohllage (0 cm +80 cm) nach 100 Jahren Seite 36

37 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Nordsee / ) Deutsche Bucht Funktionales Bodenmodell Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung Hydrodynamik und suspendiertes Sediment Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 37

38 10.5 C Einstrom Atlantik 5.2 A 14.3 C Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee Abschätzungen des Sedimenttransports 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 0.7 B 6.27 E 20 J Küstenerosion 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 C 4 C 3 C 7.5 C 29.9 I 2 C 3 C,D Deposition 1 G 2.4 H Erosion 20 J Deposition 10 K 27.3 I -51 to 68 L -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport [ Mt / yr ] Eintrag Flüsse: 4.41 F 4.8 D Primärproduktion: 1 H Atmosphärische Deposition: 1 H Ablagerung an Land: 2.7 C Austrag Transport Referenzen A: Pohlmann and Puls (1994) B: McManus and Prandle (1997) C: Eisma and Irion (1988) D: McCave (1987) E: Odd and Murphy (1992) F: Boon et al. (1997) G: van Alphen (1990) H: Eisma (1981) I: Puls et al. (1997) J: de Kok (2004) K: Nauw (2009) L: BAW (unpublished) Seite 38

39 Sedimenttransport Pfade (Sisyphe) Transport [ ln(m³/m/jahr) ] Seite 39

40 Sedimenttransport Pfade (Marina) Transport [ ln(m³/m/jahr) ] Seite 40

41 Sedimenttransport Pfade (SediMorph) Transport [ ln(m³/m/jahr) ] Seite 41

42 Sedimenttransport Pfade (AufMod) Transport [ ln(m³/m/jahr) ] Seite 42

43 Holland West Holland Ost Deutsche Bucht West Deutsche Bucht Nord Sedimenttransport Mengen Ärmelkanal Zeitraum starker Wind (ca. 10 m / s) Zeitraum geringer Wind (ca. 5 m / s) Transport in Mt / Jahr Marina Sedimorph Sisyphe Marina Sedimorph Sisyphe Ärmelkanal Holland West Holland Ost DB West (~40) (~40) (~30) (~30) DB Nord Seite 43

44 -AK (Referat K2) FILE: hview2d0007.cgm Von groß zu klein 10.5 C 5.2 A 14.3 C Einstrom Atlantik Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition ontour lines for pography 2 msgm061 C 3 C,D -51 to 68 - mean L Deposition adv. suspended load transport 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 0.7 B 6.27 E 10 K Küstenerosion 20 J 20 riod: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 J 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 C 4 C 1 G 2.4 H Erosion Deposition C 7.5 C I 29.9 I -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport in [ Mt / yr ] mmsl Eintrag Austrag Transport Elbe topography (dry area) mmsl Ems Weser mittlerer advektiver mean Schwebstofftransport adv. suspended load transport sum (tiefenintegriert) of all fractions kg/s/m km 10E-05 10E msgm061 - mean adv. suspended load transport period: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 contour lines for topography in mmsl topography (dry area) mmsl Seite mean adv. suspended load transport sum of all fractions kg/s/m

45 -AK (Referat K2) FILE: hview2d0007.cgm Von groß zu klein 10.5 C 5.2 A 14.3 C Einstrom Atlantik Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition ontour lines for pography 2 msgm061 C 3 C,D -51 to 68 - mean L Deposition adv. suspended load transport 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 0.7 B 6.27 E 10 K Küstenerosion 20 J 20 riod: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 J 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 C 4 C 1 G 2.4 H Erosion Deposition C 7.5 C I 29.9 I -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport in [ Mt / yr ] mmsl Eintrag Austrag Transport Elbe topography (dry area) mmsl Ems Weser mittlerer advektiver mean Schwebstofftransport adv. suspended load transport sum (tiefenintegriert) of all fractions kg/s/m km 10E-05 10E msgm061 - mean adv. suspended load transport period: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 contour lines for topography in mmsl topography (dry area) mmsl Seite mean adv. suspended load transport sum of all fractions kg/s/m

46 Sedimentologie Bodenformen: Spiekeroog Bathymetrie x6 (+2 Archiv) + Sedimente x5 20 m/y MAR 2010 SEP SISYPHE durchschnittlicher Sedimenttransport über 1 Jahr, tideinduziert Seite 46

47 Datenbasierte Sedimenttransportraten: Spiekeroog Accumulation between MAR 2010 and SEP m/y 195 Budget along given transect with full data coverage Seite 47

48 -AK (Referat K2) FILE: hview2d0007.cgm Von groß zu klein 10.5 C 5.2 A 14.3 C Einstrom Atlantik Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 1 C 4 C Deposition 3 C 7.5 C 29.9 I 2 C 3 C,D Deposition 27.3 I -51 to 68 L 0.7 B 6.27 E Küstenerosion 20 J 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 G 2.4 H Erosion 20 J 10 K -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport [ Mt / yr ] Eintrag Austrag Transport Ems mittlerer advektiver Schwebstofftransport (tiefenintegriert) Elbe Weser contour lines for topography msgm061 - mean adv. suspended load transport period: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 in mmsl topography (dry area) mmsl Seite mean adv. suspended load transport sum of all fractions kg/s/m

49 Sedimentologie Bodenformen: Jade Bathymetrie + Sedimente x5 + WSA Bathymetrie x37 UnTRIM Tides + waves 2 weeks averaged Seite 49

50 Datenbasierte Sedimenttransportraten : Jade Accumulation between OCT 2010 and APR 2011 Budget along given transect with available data coverage Seite 50

51 -AK (Referat K2) FILE: hview2d0007.cgm Von groß zu klein 10.5 C 5.2 A 14.3 C Einstrom Atlantik Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition ontour lines for pography 2 msgm061 C 3 C,D -51 to 68 - mean L Deposition adv. suspended load transport 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 0.7 B 6.27 E 10 K Küstenerosion 20 J 20 riod: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 J 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 C 4 C 1 G 2.4 H Erosion Deposition C 7.5 C I 29.9 I -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport in [ Mt / yr ] mmsl Eintrag Austrag Transport Elbe topography (dry area) mmsl Ems Weser mittlerer advektiver mean Schwebstofftransport adv. suspended load transport sum (tiefenintegriert) of all fractions kg/s/m km 10E-05 10E msgm061 - mean adv. suspended load transport period: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 contour lines for topography in mmsl topography (dry area) mmsl Seite mean adv. suspended load transport sum of all fractions kg/s/m

52 1.cgm USER: BAW-AK (Referat K2) FILE: hview2d0002.cgm Mittelpriel Sedimentologie Bodenformen: Weser km75 Die asymmetrische Form der identifizierten Bodenformen erlaubt die Darstellung der Richtung des residualen bodennahen Transports Langluetjen NORDENHAM Blexen km58 km56 km54 km52 km70 km60 km62 BREMER- HAVEN km65 km64 km50 km48 km Langluetjen ka0953 mittlere residuelle Geschiebefracht BREMER- HAVEN BRAKE km40 km44 Topographie km42 (Watt) mnhn mittlere residuelle Geschiebefracht Summe aller Fraktionen E+3 kg/m 10E Seite

53 -AK (Referat K2) FILE: hview2d0007.cgm Von groß zu klein 10.5 C 5.2 A 14.3 C Einstrom Atlantik Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition ontour lines for pography 2 msgm061 C 3 C,D -51 to 68 - mean L Deposition adv. suspended load transport 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 0.7 B 6.27 E 10 K Küstenerosion 20 J 20 riod: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 J 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 C 4 C 1 G 2.4 H Erosion Deposition C 7.5 C I 29.9 I -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport in [ Mt / yr ] mmsl Eintrag Austrag Transport Elbe topography (dry area) mmsl Ems Weser mittlerer advektiver mean Schwebstofftransport adv. suspended load transport sum (tiefenintegriert) of all fractions kg/s/m km 10E-05 10E msgm061 - mean adv. suspended load transport period: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 contour lines for topography in mmsl topography (dry area) mmsl Seite mean adv. suspended load transport sum of all fractions kg/s/m

54 Sedimentdynamik Medemrinne im Zeitraum 2001 bis m Abgelagertes Sediment: 93*10 6 m³ Erodiertes Sediment: 133*10 6 m³ Sedimentexport: 39,3*10 6 m³ 0m Baggervolumen Cuxhaven bis Brunsbüttel Nettoexport aus dem Untersuchungsgebiet Seite 54

55 -AK (Referat K2) FILE: hview2d0007.cgm Von groß zu klein 10.5 C 5.2 A 14.3 C Einstrom Atlantik Ausstrom Atlantik 13.3 A Einstrom Ostsee 25 C Deposition and Ausstrom Ostsee 2 C Deposition ontour lines for pography 2 msgm061 C 3 C,D -51 to 68 - mean L Deposition adv. suspended load transport 1.4 D 2.61 E Küstenerosion 0.7 B 6.27 E 10 K Küstenerosion 20 J 20 riod: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 J 13.6 A 44.4 B Einstrom Engl. Kanal 1 C 4 C 1 G 2.4 H Erosion Deposition C 7.5 C I 29.9 I -1.6 to 13.6 L 3.6 to 5.4 L Transport in [ Mt / yr ] mmsl Eintrag Austrag Transport Elbe topography (dry area) mmsl Ems Weser mittlerer advektiver mean Schwebstofftransport adv. suspended load transport sum (tiefenintegriert) of all fractions kg/s/m km 10E-05 10E msgm061 - mean adv. suspended load transport period: 01/16/ :00 to 01/30/ :00 contour lines for topography in mmsl topography (dry area) mmsl Seite mean adv. suspended load transport sum of all fractions kg/s/m

56 Sedimentologie Sedimentdynamik: Norderhever Transportrichtung aus Bodenformen Seite 56

57 Sedimentdynamik Modellierung Vorbedingungen Beschreibung der Datenbasis (Nordsee / ) Deutsche Bucht Funktionales Bodenmodell Mathematische Modellierungswerkzeuge Validierung & Anwendbarkeit Hydrodynamik Änderungen in der Morphologie Langfristsimulationen / Klimawandel Sedimenttransport Neue Methoden und Erkenntnisse Seite 57

58 Bodenformen: Relevanz in AufMod Bodenformen sind Indikator für bodennahen Transport, und Möglichkeit der Abschätzung von Transportrichtungen und raten Formrauheit : Asymmetrie von Bodenformen muss wegen ihrer hydraulischen Wirkung berücksichtigt werden. Lefebvre et al., 2012 Seite 58

59 Bodenformen: Evaluation von Prädiktoren Höhen Dünenhöhen von Bodenformen [m] [m] Gemessene Höhen (Ernstsen based on Ulrich (1973)) Model predicted dune heights (UnTRIM- SediMorph based on van Rijn) Seite 59

60 Bedform length (m) L/H Bedform height (m) Mean leeside slope ( ) Mean bedform length (m) Mean bedform height (m) Weser disch. Dynamik von Bodenformen Primäre Bodenformen sind vom Abfluss abhängig (Nasner) Anti-proportionale Kopplung von Bodenformhöhe und Abfluss! Längen sind wenig variabel y = x R² = Migration rate (m/month) 110 BF 105 werden steiler >hydraulisch wirksamer 100 in Zeiten mit geringem 95 Abfluss Are a 4 y = x R² = Migration rate (m/month) L/H Seite 60

61 th Bedform height H/L Leeside slope Bedform length Bedform height Weser disch. Dynamik von Bodenformen Auch in der Außenweser: linearer Zusammenhang der primären Bodenformen vom Abfluss!? Area y = x R² = Mean Weser discharge/30days

62 Parametrisierung der SSS-Daten Seite 62

63 Parametrisierung der SSS-Daten: Erzeugung numerischer Werte für Modelle Überführung der Sedimentbeschaffenheit in numerische Werte Gemittelte Kornverteilung über Oberflächenproben auskartierter Polygone Seite 63

64 Parametrisierung der SSS-Daten: Erzeugung numerischer Werte für Modelle Berechnung statistischer Parameter: Bsp: D50 D50 Standardabweichung Seite 64

65 Mobilitätsparameter: Methodenentwicklung in der Geologie Mobilisierbarkeit abhängig von: Korngröße Konsolidierungsgrad Bindigkeit Organik. Lanice conchilega Einführung eines Mobilitätsparameter: Faktor zur Erhöhung der Grenzschubspannung (Verzögerung des Bewegungsbeginns) Seite 65

66 Mobilitätsparameter: Methodenentwicklung in der Geologie Ansatz: Abstufung der Mobilisierbarkeit nach Sedimenteigenschaften, zunächst ohne Vergabe numerischer Werte Mobile Sedimente - stehen für großräumige Morphodynamik zur Verfügung Bedingt mobile Sedimente Stehen für Morphodynamik innerhalb des Verbreitungsgebietes zur Verfügung Schwer mobilisierbare Sedimente bilden Härtlinge im System und stehen damit schneller Erosion entgegen. Seite 66

67 Phänomen Schlickgerölle: Auswirkungen auf Sedimentdynamik hoher Bedeckungsgrad setzt Mobilität der Sedimentmatrix herab Verändert die Aussagekraft der Sedimentprobe bei z.b. sandiger Matrix mit feinkohäsiven Schlickgeröllen gehäuftes Vorkommen von Schlickgeröllen: 1. Nahe von Liefergebieten (Erosionskanten, Trübungszone mit Fluid Mud Bildung) 2. In Gebieten mit Präsenz von Sohlformen <2m Höhe Seite 67

68 Zielsetzung AufMod Allgemeine Zielsetzung des Forschungsaufrufs des KFKI Voraussetzung dafür zu schaffen, den Einfluss des Klimawandels und anthropogener Eingriffe auf die Morphologie und den Sedimenttransport in der Deutschen Bucht modellbasiert abschätzen zu können Zielsetzung AufMod Aufbereitung einer konsistenten Datenbasis für Modelle (Topographie/Morphologie, Sedimentologie) Schließen von Datenlücken und Verbesserung eingesetzter Messmethoden Bestimmung von Anwendbarkeit und Genauigkeit ausgewählter, verfügbarer numerischer Verfahren auf Basis der Berechnung zurückliegender Zeiträume Vertiefung der Kenntnisse sediment- und morphodynamischer Vorgänge in der Deutschen Bucht Abschätzung von Sedimenttransportwegen und mengen Seite 68

69 Datenbasierte Modellierung BSH, September 2011 Telemac Seminar Uni BW, Dezember 2011 Messverfahren FTZ Büsum, Mai 2012 AufMod Workshop HWK Delmenhorst, Juli 2012 Seite 69