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Meeresspiegeländerungen in der Nordsee: Vergangene Entwicklungen und zukünftige Herausforderungen mit einem Fokus auf die Deutsche Bucht

机译:北海海平面变化:过去的发展和未来的挑战,重点是德国湾

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摘要

Im September 2013 ist der fünfte Sachstandsbericht des Weltklimarates (IPCC) erschienen. Zum ersten Mal beinhaltet der Bericht neben den globalen auch regionale Projektionen für den zu erwartenden Meeresspiegelanstieg. Je nach Modell und Szenario deuten die Ergebnisse auf einen weiteren Anstieg des globalen Mittels von bis zu 98 cm bis zum Ende dieses Jahrhunderts relativ zur Referenzperiode von 1986 bis 2005 hin. Vor allem für tiefliegende Küstengebiete wie der deutschen Nordseeküste würde ein solcher Anstieg erhebliche Anpassungen im Küstenschutz erfordern. Die Geschichte des Deichbaus bzw. des Küstenschutzes ist an der deutschen Nordseeküste bislang durch Anpassungen bzw. Erhöhungen und Verstärkungen der Küstenschutzmaßnahmen als Reaktion auf steigende Sturmflut- Wasserstände geprägt. Diese Strategie hat sich in den vergangenen Jahren im Zuge der Diskussionen zum Klimawandel/Meeresspiegelanstieg in Richtung eines vorbeugenden Schutzniveaus verändert und muss insbesondere in den nächsten Jahrzehnten weiter entwickelt werden. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Forschung zu Meeresspiegeländerungen in der Nordsee zusammengefasst. Neueste Erkenntnisse werden erläutert und daraus resultierende Herausforderungen und Aufgaben diskutiert. Auf geologischen Zeitskalen wird der mittlere Meeresspiegel (MSL) in der Nordsee vor allem von tektonischen Prozessen beeinflusst. So überstieg der MSL in der späten Kreidezeit (vor ca. 80 Millionen Jahre) die heutigen Werte um 100 bis 300 m. Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts verzeichnen die Anstiegsraten des MSL nach einer relativ stabilen Phase über die vergangenen 2000 Jahre eine Beschleunigung. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist der MSL um etwa 1,7 mm/a in der Nordsee angestiegen, wobei sich lokal z.T. deutliche Abweichungen davon ergeben können. Diese Abweichungen sind zu einem großen Teil durch vertikale Landbewegungen begründet, aber auch atmosphärisch induzierte Langzeittrends spielen hier eine Rolle. Während die Langzeittrends über das 20. Jahrhundert generell dem globalen Mittel gefolgt sind, zeigen sich auf intra-annuellen bis dekadischen Zeitskalen z.T. erhebliche Abweichungen. Diese sind je nach Zeitskala durch regionale atmosphärische Einflüsse und/oder Wärmeumverteilungen im Nordatlantik begründet. Neben den Änderungen im MSL verzeichnen vor allem Wasserstandszeitreihen aus dem Gebiet der Deutschen Bucht seit Mitte der 1950er Jahre einen erheblichen Anstieg desTidehubs, der die zeitgleiche Entwicklung der mittleren Wasserstände zum Teil sogar deutlich übersteigt. Mit diesen Änderungen gehen ebenso signifikant größere Trends in den Extremwasserständen einher. Die Gründe für die beobachteten Veränderungen sind derzeit noch größtenteils unbekannt. Eine Berücksichtigung solcher Veränderungen in zukünftigen Projektionen erfordert weitere Untersuchungen und ein vertieftes Prozessverständnis.%In September 2013 the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) published its fifth assessment report (AR5). For the first time, regional projections of future sea level rise (SLR) are presented in addition to global projections. These projections suggest a model and scenario dependent global SLR of up to 98 cm for the end of the 21st century relative to the reference period from 1986 to 2005. Especially for low lying coastal areas such as the North Sea coastline increasing sea levels would demand massive efforts in coastal safety management. The history of dike building and coastal safety management along the German North Sea coastline is characterized by strengthening of coastal safety measures in response to increasing (storm surge) water levels. In the recent years this strategy has changed as part of the climate change discussion to a preventive degree of protection, a policy which should be further enhanced in the coming decades. Here, a review of contemporary sea level changes in the North Sea region is presented. Recent insights in North Sea sea level science are summarized and future challenges are discussed. On geological time scales (~ 80 million years) North Sea mean sea level (MSL) was mainly characterized by tectonic effects with periods exceeding present day MSL by 100 to 300 m. Since the mid-19th century MSL rise has started to accelerate from relatively stable rates over the past 2000 years. Since 1900, the spatially averaged MSL in the North Sea has increased by about 1.7 mm/a. However, locally substantial deviations have been observed, which are mainly related to vertical land movements, but also to atmospherically driven long-term changes. While the regional long-term trend is in general agreement with the global MSL, on shorter time scales from months to several decades considerable deviations occur. These deviations are mainly related to local atmospheric forcing and the redistribution of heat in the North Atlantic Ocean. Despite significant MSL changes tide gauges have measured a tremendous increase in the tidal range in the German Bight since the mid-1950s, which locally even exceeds the MSL trend.These changes also coincide with significantly larger trends in extreme sea levels relative to simultaneous MSL trends. The causes of the observed change remain mostly unexplained. Hence, the consideration of such changes in future SLR projections requires further investigations and an improved knowledge about the underlying processes.
机译:2013年9月,发表了IPCC的第五次评估报告。该报告首次包括对海平面上升预期的全球和区域预测。根据模型和情景,结果表明,相对于1986年至2005年的参考时期,到本世纪末,全球平均水平将进一步增加至98厘米。对于特别是德国北海沿岸等较深的沿海地区,这种增加将需要对沿海保护作出重大调整。迄今为止,德国北部海沿岸的堤防建设和海岸保护的历史已因应对风暴潮水位上升而调整,增加和加强海岸保护措施而形成。在过去的几年中,在有关气候变化/海平面上升到预防性保护水平的讨论过程中,该策略已经改变,必须在未来几十年中进一步发展。本文总结了北海海平面变化的研究现状。解释了最新发现,并讨论了由此产生的挑战和任务。在地质时间尺度上,北海的平均海平面(MSL)主要受构造过程的影响。在白垩纪晚期(大约8000万年前),MSL超出了今天的值100至300 m。自19世纪中叶以来,MSL的增长率在过去2000年经历了一个相对稳定的阶段之后一直在加速。自20世纪初以来,北海的MSL上升了约1.7 mm / a。可能会有很大的偏差。这些偏差主要是由于垂直的陆地运动引起的,但大气引起的长期趋势在这里也起作用。尽管20世纪的长期趋势总体上遵循全球平均值,但可以部分地看到年际至十年的时间尺度。重大偏差。取决于时间范围,这是由于区域大气影响和/或北大西洋的热量再分配所致。除了MSL的变化外,自1950年代中期以来,德国湾地区的水位时间序列还记录了潮汐范围的显着增加,在某些情况下甚至大大超过了平均水位的同步发展。这些变化还伴随着极端水位明显更大的趋势。观察到的变化的原因在很大程度上仍然未知。在未来的预测中考虑到此类变化,需要进行进一步的调查并加深对该过程的了解。%2013年9月,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了其第五次评估报告(AR5)。除全球性预测外,首次提出了未来海平面上升(SLR)的区域性预测。这些预测表明,相对于1986年至2005年的参考时期,到21世纪末,模型和场景相关的全球SLR可达98厘米。尤其是对于低洼沿海地区(如北海海岸线),海平面上升将要求沿海安全管理工作。德国北海沿岸的堤防建设和海岸安全管理的历史特点是,随着水位(风暴潮)的增加,海岸安全措施得到了加强。近年来,作为气候变化讨论的一部分,该策略已更改为预防性保护等级,该政策应在未来几十年中得到进一步加强。这里,对北海地区当代海平面变化进行了回顾。总结了北海海平面科学的最新见解,并讨论了未来的挑战。在地质时间尺度(约8000万年)上,北海平均海平面(MSL)的主要特征是构造效应,其周期比目前的MSL高100至300 m。自19世纪中叶以来,MSL的增长已从过去2000年的相对稳定速度开始加速。自1900年以来,北海的空间平均MSL增加了约1.7 mm / a。然而,已经观察到局部的较大偏差,这主要与垂直陆地运动有关,但也与大气驱动的长期变化有关。尽管区域长期趋势与全球MSL总体上一致,从几个月到几十年的较短时间范围内,会出现相当大的偏差。这些偏差主要与北大西洋的局部大气强迫和热量的重新分配有关。自1950年代中期以来,尽管MSL发生了显着变化,潮汐仪已测量出德国湾的潮汐范围有了巨大的增长,甚至超过了MSL趋势,这些变化也与同时发生MSL趋势的极端海平面趋势显着吻合。 。观察到的变化的原因大部分仍无法解释。因此,在未来的SLR预测中考虑这种变化需要进一步的研究,并需要对基础过程有更深入的了解。

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