idw: Neue Schutzkonzepte für Nordseeküste

In der Vergangenheit haben Sturmflutkatastrophen immer wieder zu immensen Schäden entlang der deutschen Küsten geführt. So forderte beispielsweise die Sturmflut 1962 in Hamburg über 300 Todesopfer. Durch geeignete Frühwarnsysteme zur Vorhersage von Wasserständen kann rechtzeitig auf derartige Gefahren reagiert werden, indem beispielsweise eine Evakuierung der betroffenen Gebiete eingeleitet wird.

Wissenschaftler des Forschungsinstituts Wasser und Umwelt an der Universität Siegen unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jensen im Department Bauingenieurwesen sind an der Entwicklung eines solchen Frühwarnsystems beteiligt. Im Rahmen eines Verbundprojektes des Bundesforschungsministeriums entwickeln die Siegener Wasserbauer ein Schutzkonzept zur Verbesserung der Deichsicherheit an der deutschen Nordseeküste. Das Forschungsprojekt mit dem Titel „Sensor and Risk based Early Warning System for Coastal Dikes” kurz „EarlyDike” startete am 1. Juni und wird mit insgesamt etwa 1,5 Mio. Euro gefördert. Während der dreijährigen Bearbeitungszeit kooperiert die Universität Siegen mit der Rheinisch-Westfälischen Technische Hochschule Aachen, der Technischen Universität Hamburg-Harburg sowie der Bundesanstalt für Wasserbau. Zudem sind der Niedersächsische Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, der Deutsche Wetterdienst, das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie und viele weitere Institutionen beteiligt.

Die Funktionalität von Frühwarnsystemen ist stark abhängig von der Qualität und Verfügbarkeit der verwendeten Daten zur Vorhersage. Es müssen sowohl vergangene hydrologische (Wasserstände, Wellenhöhen), geodätische (Gestalt des Meeresbodens) und meteorologische (Luftdruck, Wind, Temperatur) Messdaten einbezogen als auch aktuelle Wettervorhersagen, wie sie vom Deutschen Wetterdienst zur Verfügung gestellt werden, berücksichtigt werden. Die maßgebende Begrenzung stellt die zeitliche und räumliche Auflösung der Daten dar.

Am Forschungsinstitut Wasser und Umwelt der Universität Siegen wird deshalb innerhalb des Projektes ein besonderes Augenmerk auf die flächenhafte Vorhersage von Wasserständen mit hoher zeitlicher (mindestens 15 Minuten) und räumlicher (Abstände kleiner als 1 Kilometer) Auflösung für die gesamte Küstenlinie der deutschen Nordsee gelegt. Mittels softwarebasierter Modelle soll eine Methodik entwickelt werden, um Wasserstandinformationen für die gesamte deutsche Nordseeküste zu simulieren. Neben den hydrologischen, geodätischen und meteorologischen Messdaten wird auch der Meeresspiegelanstieg durch den Klimawandel im Modell berücksichtigt. Die Ergebnisse werden benötigt, um das übergeordnete Projektziel zu erreichen, nämlich die Entwicklung eines sensor- und risikobasierten Frühwarnsystems. Die Ergebnisse fließen somit unmittelbar in die anderen Teilprojekte ein, worin neben Wasserstandinformationen weitere Belastungsgrößen (z. B. Wind) sowie die Widerstandsfähigkeit von Hochwasserschutzanlagen (z. B. Deiche) untersucht werden. Es werden konkrete Analysen durchgeführt, die beispielsweise ein frühzeitiges Versagen von Hochwasserschutzanlagen durch Vorschädigungen untersucht. Derartige Gefährdungen können auf Basis bestehender Frühwarnsysteme nicht erkannt werden, stellen aber einen elementaren Punkt bei der Frühwarnung dar. Letztlich werden alle relevanten Prozesse berücksichtigt und liefern den verantwortlichen Behörden zuverlässige und robuste Echtzeitdaten für eine rechtzeitige Warnung.

Die Ergebnisse des Forschungsprojektes sollen das bestehende Frühwarnsystem in Deutschland maßgeblich verbessern sowie in den operationellen Betrieb integriert werden. Durch die enge Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der verantwortlichen Behörden soll die neu entwickelte Methodik zur Vorhersage von Sturmflutwasserständen für die gesamte Küstenlinie mit dem existierenden Sturmflutwarnsystem des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie und des Deutschen Wetterdienstes gekoppelt werden. „Mit den Ergebnissen der Forschungen können wir dazu beitragen „…das katastrophale Folgen von extremen Sturmfluten für die deutsche Nordseeküste verhindert werden“, so Jensen.