Salzwassereintrag in die Unterweser und Wasserhaushalt angrenzender tidebeeinflusster Gewässer - KLIFF Forschungsthema A-KÜST

KLIFF - Klimafolgenforschung in Niedersachsen

Die zukünftigen durch den Klimawandel hervorgerufenen Veränderungen in Temperatur- und Niederschlagsmustern sowie erhöhte Meeresspiegel werden vielfältige Folgen haben, die auf regionaler Ebene bislang kaum untersucht sind. Vom Land Niedersachsen wurde daher das Forschungsvorhaben KLIFF - Klimafolgenforschung in Niedersachsen ins Leben gerufen. In einem Verbund von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Behörden werden die Auswirkungen der Klimaänderungen auf Landwirtschaft, Ökologie, Wirtschaft und den Menschen für die Zeithorizonte 2030, 2070 und 2100 untersucht. Im Fokus des Forschungsthemas „A-KÜST“ des Verbundes (FT 7) stehen die Auswirkungen von Klimaänderungsszenarien im Küstengebiet Niedersachsens.

Das darin eingebettete Teilprojekt mit dem Titel „Salzwassereintrag in die Unterweser und Wasserhaushalt angrenzender tidebeeinflusster Gewässer“ (FT7 TP 5) beschäftigt sich dabei mit der integrierten Analyse von Wasserhaushalt, Grundwasser- sowie Hydrodynamik im Einzugsgebiet der Unterweser.

Untersuchung der Unterweser mit innovativer Modellkopplung

Das am Franzius-Institut angesiedelte Teilprojekt hat das Ziel, mit Hilfe eines 3D hydrodynamisch-numerischen Modells die Auswirkungen des Klimawandels auf Hydrodynamik und Salinität im Ästuar zu berechnen. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern im TP5, dem Leichtweiß-Institut Braunschweig und dem Institut für Angewandte Geologie Göttingen werden diese Ergebnisse mit den Berechnungen aus einem Wasserhaushaltsmodell und einem prozessorientierten 3D Grundwasser-Oberflächenwasser-Modell zusammengeführt.

Durch die gemeinsame Berechnung von Szenarien können ensemblebasierte Aussagen zu den Klimafolgen in Bezug auf die untersuchten Größen Wasser- und Grundwasserstände, Salzgehalte sowie Wasserdargebot getroffen werden. Die entwickelten Tools und Ergebnisse können für vielfältige Nutzungen im Bereich Wasserressourcen- und Flussgebietsmanagement zur Verfügung gestellt werden und ermöglichen eine nachhaltige Planung unter Berücksichtigung von Klimaänderungen.

Hydrodynamisch-numerische Simulation des Weserästuars

Zur Untersuchung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Hydrodynamik und Salinität in der Unterweser wurde am Franzius-Institut ein numerisches Modell des Weserästuars aufgebaut und kalibriert. Das verwendete Ästuarmodell hat eine Auflösung bzw. Diskretisierungstiefe zwischen O(1000m) außerhalb des Mündungsbereiches und O(10m) in der Unterweser. Zur Kalibrierung steht ein umfangreicher Datensatz mit insgesamt 17 Wasserstands- und 17 Strömungsgeschwindigkeits- und/oder Salzgehaltsmessstellen innerhalb des Modellgebietes zur Verfügung.

Die Berechnung der Salzwasserintrusion ins Ästuar erfolgt mit Hilfe eines 3D hydrodynamischen Simulationswerkzeugs, das besonders für die skalenübergreifende Modellierung von komplexen Fluss-Ästuar-Schelf-Ozean Systemen geeignet ist (SELFE, siehe www.stccmop.org/CORIE/modeling/selfe ). Die Diskretisierung beruht auf einem Dreiecksnetz finiter Elemente in der Horizontalen und hybriden sz-Levels in der Vertikalen. Die semi-implizite Berechnung sowie die Parallelisierung des Programmcodes ermöglichen eine genaue und effiziente Berechnung.