Küstenschutz

Warum Küstenschutz?

© Dr. Martin Stock

Wozu betreibt der Mensch überhaupt Küstenschutz? Die Nordseeküste mit ihren Ästuaren, Wattflächen und Barriereinseln ist geprägt von den Gezeiten, Wind und Wellen. Diese fortwährend wirkenden Kräfte transportieren große Sedimentmengen und charakterisieren die Morphologie des Küstengebietes. Dadurch bestimmen sie maßgeblich den Verlauf der Küstenlinien und die Entwicklung von Wattflächen, Stränden und Dünen.  

Sturmfluten, in Norddeutschland auch „Blanke Hans“ genannt, prägen als Extremereignisse ganz besonders die Küstenlandschaft. In den Siedlungsräumen der Nordsee haben solche Ereignisse immer wieder zu großflächigen Überflutungen und hohen Opferzahlen geführt. Darüber hinaus ziehen extreme Sturmfluten häufig Landverluste und veränderte Umweltbedingungen nach sich, an die sich die Natur neu anpassen muss. An der Küste finden sich verschiedene Lebensräume von Sandbänken und Stränden über Salzwiesen bis hin zu bemerkenswerten Küstendünen wie in St. Peter-Ording, an denen Wellen im Sturmflutfall anbranden. 

Die Küstendünen in St. Peter-Ording nehmen hierbei eine besondere Stellung ein. Die Düne Maleens Knoll übernimmt auf einer Länge von über 1200 m eine Hochwasserschutzfunktion und schützt die landseitige Siedlung vor Überflutungen. Im Projekt „Sandküste“ soll daher das Schutzniveau der Düne wissenschaftlich untersucht werden.

Ziel „Klimaanpassung“

Die Hochwasserschutzfunktion der Dünen in einem Küstenabschnitt von St. Peter-Ording ohne Deichlinie sollen im Hinblick auf einen steigenden Meeresspiegel fachlich verstanden und mögliche Anpassungsmaßnahmen, die im Einklang mit Naturschutz, Küstenschutz und Gemeindeentwicklung stehen, entwickelt und abgewogen werden.

Lösungen für die Zukunft 

Mit welchen Lösungsansätzen kann es in Zukunft gelingen, die Hochwasserschutzfunktion eines natürlichen Dünensystems an die wachsenden Anforderungen durch den Klimawandel und insbesondere den Meeresspiegelanstieg anzupassen? Dieser zentralen Fragestellung gilt es bereits heutzutage wissenschaftlich nachzugehen, da Eingriffe zugunsten des Küstenschutzes stets mit dem Naturschutz in Einklang zu bringen sind.

© Dr. Martin Stock

Dementsprechend liegt der zukünftige Fokus auf der Konzipierung von ökosystembasierten Küstenschutzmaßnahmen, die in der Lage sind, die Biodiversität in den wertvollen Ökosystemen nachhaltig zu schützen. 

Zukünftige Herausforderungen durch den Meeresspiegelanstieg 

Die deutschlandweit einzigartige Dünenlandschaft ist mit mehreren Herausforderungen konfrontiert. Der steigende Meeresspiegel hat weitreichende Folgen – neben höheren Wasserständen führt die größere Wassertiefe dazu, dass Wellen später brechen, ihre Energie bis an die Küstenlinie herangetragen wird. Dadurch werden die Küstenschutzbauwerke und, wie im Fall von St. Peter-Ording, die Dünen stärker beansprucht, wodurch diese zunehmend erodieren können. Eine zusätzliche Herausforderung: Die räumlichen Anpassungsmöglichkeiten landseitig sind, wie im Fall von St. Peter-Ording, auf Grund von Siedlungsbau häufig einschränkt.

Physikalisches Versuchswesen 

Um sowohl Menschen als auch Infrastrukturen vor künftigen Sturmfluten ausreichend zu schützen, ist es essenziell, das Schutzpotenzial vorhandener Küstenstrukturen zu beurteilen, um Verbesserungsmaßnahmen planen und umsetzen zu können. Dazu bedarf es einer verlässlichen Risikoanalyse, in der die potenzielle Versagenswahrscheinlichkeit der Struktur mithilfe eines Simulationsprogrammes statistisch prognostiziert wird. Solche numerischen Computermodelle stützen sich in der Regel auf wissenschaftliche Erkenntnisse, die in vorangegangenen Feld- und Laborversuchen erworben wurden. 

Experimentelle Versuche im Wellenkanal 

Daher nehmen experimentelle Versuchseinrichtungen, z. B. im Wellenkanal, eine wichtige Rolle ein, wenn es darum geht, komplexe physikalische Prozesse möglichst großskalig und unter kontrollierbaren Randbedingungen nachzubilden. Ein langer Wellenkanal, in dem natürliche Welleneigenschaften künstlich generiert werden können, dient beispielsweise dazu, ein Bauwerk oder eine Düne verschiedenen Wellen- und Strömungsbelastungen auszusetzen. 

Nachbau der Düne Maleens Knoll für Belastungstests 

Um das Schutzniveau der Düne Maleens Knoll in St. Peter-Ording zu untersuchen, wird die Düne zunächst als Modell im Kanal nachgebildet und anschließend unter den Wasserstands- und Wellencharakteristika getestet, die eine Sturmflut maßgeblich kennzeichnen. Mithilfe zahlreicher Messtechniken kann an der Düne erfasst werden, welche morphologischen Veränderungen durch die Interaktion mit den angreifenden Wellen auftreten. So kann ermittelt werden, unter welchen Belastungsgrößen bestimmte Erosionsprozesse oder auch ein vollständiges Versagen der Düne zu erwarten ist. 

Küstendünen stärken 

Sowohl der Einsatz von harten Strukturen (z. B. Buhnen, Wellenbrecher) als auch ein möglicher Lückenschluss der vorhandenen Deichlinie in St. Peter-Ording birgt die Gefahr, den Küstenlebensraum langfristig zu schädigen. Daher soll ein ökosystembasiertes Küstenschutzkonzept fokussiert werden, das Vorschläge für eine gezielte Verstärkung der Dünenkette mit natürlichen, naturnahen oder möglichst weichen Maßnahmen erarbeitet.  

Eine mögliche Herangehensweise besteht darin, die Widerstandsfähigkeit der sandigen Dünenoberfläche gegen Erosionsprozesse zu verstärken. Dazu kann eine dichte Bepflanzung in belasteten Bereichen mit einer standorttypischen Vegetation beitragen, da diese die Sandakkumulation an der Oberfläche fördert und die Düne dadurch stabilisiert. Darüber hinaus tragen die Pflanzen während einer Sturmflut dazu bei, die Energie der auflaufenden Wellen zu dissipieren. Eine weitere Möglichkeit könnte ein neuartiges mikrobiologisches Verfahren darstellen, bei dem die Festigkeit des Sandes durch eine Ausfällung von Kalziumkarbonat zusätzlich erhöht wird. 

Ein weiterer möglicher Ansatz stellt die Installation eines Hybridsystems dar. Dabei würde der bestehende Dünenkern mit einer zusätzlichen Struktur (z. B. einer vertikalen Wand, einer Steinschüttung oder einem geotextilen Behälter) kombiniert werden, um die innere Struktur der Düne gegen Erosion zu verstärken. Die eingebrachten Materialien würden zudem mit Sand bedeckt werden, um das ursprüngliche Landschaftsbild nachzubilden und die offenen Dünenlebensräume zu erhalten.  

Durchführender Projektpartner & Ansprechpartner

Technische Universität Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau
Prof. Dr.-Ing. habil. Nils Goseberg, Dr.-Ing. David Schürenkamp, Dr. Oliver Lojek & Björn Mehrtens, M.Sc.

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