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NEARshore geological CONTROL on coastal morphodynamics: monitoring and modelling in high-resolution

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Modellierung der Entwicklung der Küstenlinie unter dem Einfluss extremer Stürme

Unser Wissen über die Entwicklung sandiger und steiniger Küstensysteme wird in aktuellen Modellen mangelhaft wiedergegeben. NEARCONTROL hatte das Ziel, diese Wissenslücke zu schließen.

Klimawandel und Umwelt

Ein im Rahmen von Horizont 2020 finanziertes Projekt hatte das Ziel, unsere Wissenslücken bei der Modellierung der Küstenentwicklung zu schließen. Wenn wir genauere Informationen einholen können, wie Küstengebiete sich angesichts extremer Sturmereignisse entwickeln, können wir unsere Prognosen im Hinblick auf den Klimawandel verbessern. Ein großer Anteil der Weltbevölkerung lebt am Meer und wird wahrscheinlich der Hauptlast der durch den Klimawandel bedingten Bedrohungen ausgesetzt sein. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Entwicklung von Küstensystemen zu verstehen, insbesondere angesichts des prognostizierten Anstiegs des Meeresspiegels und extremer Sturmereignisse. Dennoch wird die Entwicklung gemischter sandiger und steiniger Küstensysteme in den weltweit angewandten konzeptionellen und numerischen Modellen zum Küstenwandel nur mangelhaft wiedergegeben. Und dies, obwohl geologisch beschränkte Küsten (jene mit steinigen Oberflächen wie Landzungen, Felsnasen, Riffen oder Plateaus) den Großteil der Küstengebiete der Welt ausmachen. Das EU-Projekt NEARCONTROL hatte das Ziel, diese Wissenslücke zu schließen, indem es untersuchte, wie sandige, durch Gestein beschränkte Küstengebiete sich unter dem Einfluss von Sturmereignissen entwickeln. „Die meisten konzeptionellen und numerischen Modelle der Küstenentwicklung behandeln Küstengebiete als einen unendlichen einheitlichen Sandhaufen“, erklärt der Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat und NEARCONTROL-Forscher Dr. Carlos Loureiro. „Dabei werden Gesteinsflächen als grundlegende Kontrollfaktoren der Küstenentwicklung außer Acht gelassen.“ Küstengebiete aufsuchen Das Team erkundete küstennahe Gebiete im Osten Südafrikas und im Nordern Irlands, die ideale natürliche Laborumgebungen darstellten, da sie starken Wellen ausgesetzt sind und eine komplexe Küstengeomorphologie aufweisen. Das Projekt entwickelte einen bahnbrechenden Ansatz, der auf hochmodernen Vermessungs- und Beobachtungsmethoden beruht, um beispiellose geophysische, morphologische (formbezogene) und hydrodynamische Daten über den Strand und die küstennahen Zonen zu gewinnen. Die Forschung kombinierte hochauflösende geophysikalische Vermessungen (unter Verwendung fortschrittlicher Sonartechnologie, um Profile der Oberfläche und der oberen Schichten des Meeresbodens zu erstellen) und exploratorische numerische Modellierung, um die sedimentären und geologischen Rahmenbedingungen miteinander zu verbinden. Das Team erkundete daraufhin die wellenbedingte Dynamik und Muster des Sedimenttransports in einem realistischen Umfeld und bei realistischen Bedingungen. Weiterentwicklung unseres Verständnisses Die Ergebnisse verbessern unser derzeitiges Verständnis der Küstengeomorphologie. „Die Küste selbst kann sich deutlich schneller entwickeln, als die küstennahen Bereiche, was zu erheblichen Veränderungen in der Dynamik eines Küstengebiets führen wird“, so Prof. Andrew Cooper, der Projektleiter von NEARCONTROL. „Insbesondere haben wir gezeigt, dass moderne küstennahe Zonen häufig die zugrunde liegenden Oberflächen widerspiegeln, die durch die scheuernde Wirkung der Wellen und Erosion in der Vergangenheit entstanden, während die Küstenlinie aufgrund des ansteigenden Meeresspiegels seewärts wanderte“, so Dr. Loureiro. Für die Forscher bekräftigte dies die Bedeutung des Beitrags von extremen Stürmen an der Küste zur vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Küstenentwicklung. Die Arbeit offenbarte auch, dass die meisten aktuellen prozessbasierten numerischen Modelle nicht imstande sind, die Küstenentwicklung über Jahrzehnte bis Jahrhunderte hinweg vorherzusagen. „In der Praxis bedeutet das, dass Küstenzonenmanager und -planer sich damit abfinden müssen, dass absolute Vorhersagen zur Küstenentwicklung immer noch zu unzuverlässig sind“, so Prof. Cooper. Eine turbulente Reise Bedauerlicherweise zwangen wiederholte Ausfälle der seismischen Geräte das Team, sich anderweitig umzusehen und Datensätze zu untersuchen, die von anderen Institutionen in Irland und Namibia zusammengestellt wurden. Dies hatte zur Folge, dass sich ihre Analyse in eine etwas andere Richtung entwickelte und sich mehr auf die jahrzehnte- und jahrhundertelange Küstenentwicklung verschiedener Küstenumgebungen konzentrierte. „Dies zeigt, wie wichtig frei verfügbare Daten im modernen Forschungsumfeld sind, da die Existenz einfach zugänglicher Datensätze uns ermöglicht, die Herausforderungen der begrenzten Datenerfassung zu überwinden“, so Dr. Loureiro. Das Projekt ist zwar offiziell abgeschlossen, jedoch befinden sich noch viele Ergebnisse des Projekts in der Vorbereitung, vor allem wissenschaftliche Veröffentlichungen und deren Verbreitung durch Vorträge auf Konferenzen. „NEARCONTROL hat gezeigt, dass die küstennahe Zone nicht nur beeinflusst, wie viel Wellenenergie die Küste erreicht, sondern auch als Quelle und Ablagerungsort von küstennahem Sediment fungiert“, so Prof. Cooper. „Folglich stellt sie eine bedeutsame Umgebung dar, um vorhersagen zu können, wie Küstengebiete in Zukunft aussehen werden.“

Schlüsselbegriffe

NEARCONTROL, Küstenlinie, Küste, Sturm, Modellierung, Wissen, Vorhersage

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23 Oktober 2020