Simulations-Modelle und deren Zusammenwirken
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Simulations-Modelle und deren Zusammenwirken WAM Seegangsmodell für die Ostsee GOTM 1D-Turbulenz Modul Ostsee SWAN Wellenmodell für Küstengewässer GETM 3D-Strömungsmodell für Ostsee & Küstengewässer Wellenenergie Sedimenttransport & Morphologie-Modell ERGOM 3D-Strömungsmodell mit ökologischem Modul für die Ostsee MAEWEST Hydrodynamik mit Ökologie für die Kieler Förde Küste Stofffrachten MONERIS Flusseinzugsgebietsmodell N-Bilanz Überschuss RAUMIS Landwirtschaftsmodell Fluss-Einzugsgebiet Global Change and Baltic Coastal Zones Editors: Series: Publisher: G. Schernewski, J. Hofstede & T. Neumann Coastal Research Library Springer, Dordrecht, The Netherlands Global change – the scientific background (5 paper) Sea-level rise and coastal protection (5 paper) Changes and spatial planning (3 paper) Adaptation to changes (7 paper) Jahreskonferenz RADOST 2010, Schwerin 24.- 25.03.2010 Klimawandel und Küstengewässer der Ostsee Gerald Schernewski Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) Wirkung des Klimawandels auf die Ostsee Direkte Wirkung: Wind, Temperatur, Strahlung Indirekte Wirkung: Austausch mit Nordsee, Meeresspiegelanstieg Herausforderung: Überlagerung von Klimawandel und sozioökonomischen Veränderungen Indirekte Wirkung: Abfluss, Stofffrachten Bedeutung der Küstengewässer Zentraler Wirtschaftsraum Hohe ökologische Bedeutung Wichtige Funktion für die Ostsee Die Radost-Projekt-Region „Deutsche Ostseeküste“ (IGB 2009) Zustand der inneren Küstengewässer: Das Stettiner Haff Schernewski (2000, 2001) Folgen des Klimawandels: Verringerte sommerliche Algenblüten?...aber mehr Blaualgen? 35 [mm³/l] 30 25 20 ? Andere Dinophyceae Chlorophyceae Cyanobacteria Cryptophyceae Cyanobacteria Bacillariophyceae 15 10 5 0 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 Bacillariophyceae Cyanobakteria Chlorophyceae Daten: LUNG, Güstrow Dinophyceae Cryptophyceae Sonstige Die sommerlichen Phytoplanktonkonzentrationen sind in den letzten Jahren gesunken. Diatomeen und Blaualgen zeigen eine stärkere Dominanz. Verringerte Nähstofffrachten durch trockenere Sommer könnten die Stickstofflimitierung im Haff verstärkt haben. Diese Situation könnte durch den Klimawandel weiter verstärkt werden. Klimawandel und intensivierte Landwirtschaft: Zunahme der Eutrophierung? N/P-Verhältnisse in der Oder 2020 ? Stickstofffrachten der Oder 2020 ? Daten: Hürdler, Venohr, IGB-Berlin Folgen des Klimawandels: Zunehmende Probleme durch interne Eutrophierung? 0.36 1.1 Mai 0.34 August 1.3 0.34 2 0.32 0.6 9.3 9.4 0.53 0.81 11 0.29 8 1.5 0.64 7.9 0.42 5.8 7.1 1.5 8.6 Data: German/Polish monitoring programme by LUNG and WIOSZ 6.8 7.7 2.9 Mediane PhosphatKonzentrationen [µmol PO4-P/l] (1980-91) 6.5 1.5 2.4 3.3 Mediane PhosphatKonzentrationen [µmol PO4-P/l] (1980-91) Data: German/Polish monitoring programme by LUNG and WIOSZ 7.4 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Hohe Wassertemperaturen und ruhiges Sommerwetter begünstigen Schichtungen und Anoxie. Phophatfreisetzung aus dem Sediment unter Anoxie kann bis zu 400 t P im Sommer freisetzen (die Oderfracht von 3 Monaten). Die Effekte für das Haff sind begrenzt. Interne Eutrophierung begünstigt aber Nährstofftranporte in die küstennahe Ostsee. Interne Eutrophierung behindert alle Nährstoffreduktionsmaßnahmen. Fragestellungen Wie wird sich die Überlagerung von Klimawandel und sozioökonomischen Transformationsprozessen in Einzugsgebieten auf die Küstengewässer auswirken? Wie wird sich die Struktur und Funktion unserer Küstengewässer verändern? Welche praktischen Auswirkungen ergeben sich für Nutzung und Schutz der Gewässer (z.b. Tourismus, Wasserqualitätsziele der WRRL, Natura 2000)? Methodik Gekoppelte Anwendung des Einzugsgebietsmodells MONERIS mit dem Ostseemodell ERGOM Vergleichende Modellanwendung von ERGOM und MAEWEST Wünsche der Badeurlauber Hohe Wassertemperatur Klares Wasser Saubere Stände Ruhe Flaches Wasser Sandstrände Keine Wellen Rettungsdienst Kein Segeln und Surfen Usedom Stettiner Haff Kein Schiffsverkehr Sehr wichtig Nicht wichtig Sehr wichtig: warmes, klares Wasser und saubere, sandige Strände! Daten nach Dolch (2002) Fragestellungen Wie wird der Klimawandel Wellen, Strömung und Sedimenttransport verändern? Welche Auswirkungen ergeben sich für lokale Erosion und Akkumulation und die morphologische Veränderungen der Küste? Wie können zukunftssichere Strategien für den Küstenschutz und den Erhalt der Strände aussehen? Methodik Gekoppelte Anwendung der Strömungs-, Seegangs- und Sedimenttransportmodelle Wie wichtig ist eine gute Wasserqualität?? 70 60 50 40 % Usedom 30 Stettiner Haff 20 10 0 Sehr wichtig nicht wichtig Daten nach Dolch (2002) Was stört Badetouristen? 100 80 60 % 40 20 0 Quallen Daten nach Dolch (2002) Öl Tote Tiere Abfall Algen- Strandschaum anwurf Strandanwurf - Ein anhaltendes Problem Veränderungen durch Klimawandel? „Massenweise Seegras ist in den vergangenen Tagen an den Boltenhagener Strand gespült worden. Die Urlauber schimpfen, das Reinigungsteam ist im Dauereinsatz“ (OZ 02.07.2009) .“ Denn vor allem das Räumen (Wohlenberger Wiek auf Rügen) sei teuer....Die Lücke zwischen Einnahmen und Ausgaben wird immer größer. Der Zuschuss liegt im Moment bei 20.000 bis 25.000 Euro.“ „...Es werde überlegt, den Strand gar nicht mehr zu beräumen.... Besitzer von Hotels und Ferienhäusern müssten dann eventuell um ihre Existenz fürchten..“ (OZ 02.02.2010) Quallen – begünstigt durch Jelly fish Klimawandel? Ohrenqualle (Aurelia) Höhere Temperaturen begünstigen das Überleben im Winter fördern Massenentwicklungen im Sommer Begünstigen Fremdarten (wie z.B. Mnemiopsis) Quallen können ein Problem für Tourismus und Fischerei darstellen Verringern das Nahrungsangebot (Zooplankton) für Fisch, Ernähren sich von Fischeiern und – larven Fremdarten verändern das Ökosystem Rippenqualle Mnemiopsis, Warnemünde, Herbst 2006 Quelle: Postel/IOW davidbyrne.typepad.com Jellyfish plague on Spanish beaches (Reuters 07/2006) Jellyfish force bathing restrictions as thousands stung (ThinkSpain 08/2006) Spanish Mediterranean coast invaded by jellyfish (Euroresidents 08/2005) swimatyourownrisk.com Badewasserqualität: Neue Herausforderungen z.B. Vibrionen Vibrio vulnificus, ist ein natürlich vorkommendes Bakterium der marinen und brackischen Gewässer. Es kann durch offene Wunden in den Körper eindringen oder durch Meeresfrüchte aufgenommen werden. Die Mortalität nach einer Infektion ist gering. Sowie sich eine Blutvergiftung zeigt, steigt diese Mortalität allerdings auf 50% innerhalb von 48 Stunden. Vibrio cholerae, der Cholera-Erreger, ist ein naher Verwandter. An den Stränden von Karlshagen (Usedom) und Lubmin sind in den vergangen Jahren vereinzelt extrem hohe Vibrio vulnificus Konzentrationen beobachtet worden (bis zu 1 Million pro Liter). Usedom 2003: Eine Person starb nach Vibrionen Infektion 2006: 3 Personen zeigten Wundinfektionen durch Vibrionen Source: Wikipedia Badewasserqualität: Erhöhte Risiken durch Klimawandel? Wichtigste Mikroorganismen die eine ernsthafte Gefährdung für Badende darstellen (nach Pond 2005 und Giessen et al, 2004) und Abschätzung der Risiko-Veränderung durch Klimawandel (aus Roijackers & Lürling 2007). 0 = no increased risk, ++ = slightly increased risk, +++ = increased risk Fragestellungen Welche Veränderungen ergeben für das Ökosystem Ostsee? Was sind die Quellen und Ursachen für das Auftreten verschiedener Organismen, wie verhalten sie sich in der Ostsee und wie werden sie transportiert? Welche möglichen Veränderungen und Risiken ergeben sich durch den Klimawandel? Wie können Anpassungsmaßnahmen sowie verbesserte Meeresschutz- und Managementkonzepte aussehen? Methodik Gekoppelte Anwendung des Strömungsmodells (GETM) zusammen mit einem Partikel-Transport-Modul Anwendung des Ostseemodells ERGOM Aland Sea http://www.ymparisto.fi/ Klimawandel - begünstigt er Blaualgenblüten in der Ostsee ? http://www.flickr.com/photos/jurvetson/30399340/ NASA image courtesy Jeff Schmaltz „Intense blue-green algal growth is directly linked to high phosphorus concentrations in surface waters. Warm, calm and sunny weather during early July 2005, in combination with the available phosphate, resulted in a widespread and intense bloom....“(Helcom, 27.06.2006) Helsinki, Taivallahti Bay Finnish Environment Institute (SYKE)
