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TP 1: Sturm-, Wasserstands- und Seegangsentwicklung in der südlichen Nordsee bei Klimaänderungen

Ziel dieses Teilprojekts  ist die Untersuchung der Entwicklung der Wasserstände und des Seegangs in der Nordsee als Folge eines sich verändernden Klimas. Um die Entwicklung der Wasserstände und des Seegangs abschätzen zu können und um die Unsicherheiten bei Projektionen für ein zukünftiges Klima zu berücksichtigen, werden vier Klimaprojektionen betrachtet (IPCC Emissionszenarien A1B und B1 mit jeweils zwei unterschiedlichen Anfangbedingungen).

Zur Simulation des Wasserstands und des Seegangs in der Nordsee werden das Zirkulationsmodell TRIM-NP (2D-Version) und das Seegangsmodell WAM (4.5.1) genutzt. Beide Modelle werden aus Simulationen des globalen Klimas mit dem Modell ECHAM5/MPI-OM, die mit dem Regionalmodell COSMO-CLM regionalisiert wurden, für den Gesamtzeitraum 1961-2100 angetrieben. Die räumliche Auflösung von Wasserstands- bzw. Seegangsmodell beträgt ca. 13x13km bzw. 5×5 km. Aufgrund der genutzten Antriebsdaten enthalten die Klimaprojektionen nur die direkt meteorologisch (Wind und Luftdruck) bedingten Auswirkungen.

Bisherige Auswertungen der Simulationen zeigen, dass die Extremwerte (99 Perzentil) zum Ende des 21. Jahrhunderts (Vergleich der Periode 2071-2100 mit Periode 1961-1990) für Windstau und signifikante Wellenhöhe (Abbildung 1) in einigen Gebieten zunehmen. Änderungen hängen allerdings sowohl stark von der betrachteten Klimaprojektion als auch vom betrachteten Zeitraum ab. Zeitliche Variationen der Windstauhöhe sind in Abbildung 2 beispielhaft für ein Gebiet seewärts von Norderney für die vier Klimaprojektionen dargestellt. Zusätzlich zu den dekadischen Variationen innerhalb einer Projektion zeigen sich auch deutliche Schwankungen zwischen den Projektionen.

Größere Zunahmen im Windstau beschränken sich in der Regel auf die Deutsche Bucht,  Zunahmen der signifikanten Wellenhöhe sind jedoch in größeren Gebieten der Nordsee zu finden. In der Deutschen Bucht zeigt die ostfriesische Küste eine vergleichsweise schwächere Zunahme als die nordfriesische Küste.

Daten aus den Kontroll- und Szenariensimulationen sowie Ergebnisse statistischer Auswertungen wurden für Simulationen in den Teilprojekten TP2, TP3 und TP4 als Eingangsdaten bzw. Randbedingungen für deren Untersuchungen übermittelt.

Abb.1: Änderungen des 99 Perzentils der signifikanten Wellenhöhe für A1B (erste Realisierung) für die Periode 2071-2100 im Vergleich zur Periode 1961-1990.

Abb.2: Zeitreihen des 99 Perzentils der Windstauhöhe (30 jährige übergreifende
Mittel) für ein Gebiet seewärts von Norderney für die vier Klimaprojektionen bezogen auf die Periode 1961-1990

TP-Leiter: Dr. R. Weisse, Helmholz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Material- und Küstenforschung (ehemals GKSS)

Bearbeiter/-innen: Dr. N. Groll, H. Weidemann, Dr. I. Grabemann