baw kolloquium 7. oktober 2010 hamburg sensitivitätsstudie ... · (h. kosow and r.gaßner, 2008:...

www.baw.de

BAW Kolloquium 7. Oktober 2010 Hamburg

Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut in der Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels

Annkathrin Schüßler – Rheinische Friedrich – Wilhelms – Universität Bonn Elisabeth Rudolph – Bundesanstalt für Wasserbau – Dienststelle Hamburg

NLWKN

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 2

Klimaänderung – Bedeutung für die Bundeswasserstraßen

Betroffenheiten der Wasserstraßen und Häfen an der deutschen Küste sowie des Küstenschutzes bei Extremereignissen

und

Entwicklung von Anpassungsoptionen

KLIWAS - Teilprojekte 2.04 + 3.02

Fred Hesser, Harro Heyer, Ingrid Holzwarth, Annette Schulte-Rentrop, Annkathrin Schüßler,

Aissa Sehili, Rita Seiffert, Guntram Seiß, Elisabeth Rudolph, Norbert Winkel

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Konzept KLIWAS Teilprojekte 2.04 und 3.02

numerische Simulation & Analyse

von typischen und extremenVerhältnissen

2.04Zustand heute(2006)

BetroffenheitenAnpassungs-maßnahmen

Zustand Klimaänderung

(Sensitivitätsstudie)

(Tide-) Kennwerte*heute

(Tide-) Kennwerte* Klimaänderungs-

szenario

3.02

* see: BAW-Methoden-Wiki: http://www.baw.de/methoden/index.php5/Analyse_der_Berechnungsergebnisse

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Szenarien

Szenarien sollen zentrale Aspekte möglicher Zukünfte hervorheben, z.B.• Meeresspiegelanstieg,• Zunahme / Abnahme Oberwasserzufluss,• Zunahme / Abnahme Windgeschwindigkeit, • Sturmflutsperrwerk offen / geschlossen,• …

Scenarios are not intended to represent a full description of the

future, but rather to highlight central elements of a possible future

and to draw attention to key factors that will drive future

developments. (H. Kosow and R.Gaßner, 2008: Methods of future and scenario analysis)

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Sensitivitätsuntersuchung: Sturmflut EmsSzenarien

Oberwasserzufluss• 32 m3/s Messung 1. November 2006• 350 m3/s MHQ Winter (1941 – heute), Abfluss am 28. Januar 1994• 700 m3/s Abfluss der Bemessungssturmflut, ~ 2/3 HHQ• 1200 m3/s HHQ 12. Februar 1946

... verwende heute mögliche Szenarien

Meeresspiegelanstieg (siehe z.B. G. Gönnert et al. 2009)• msl + 25 cm Deutsche Bucht Beobachtung 25 cm / 100 Jahren • msl + 80 cm ... mittlerer Wert bei 40 cm – 80 cm ...• msl + 115 cm Deltacommissie, 2008

Windgeschwindigkeit• lokale Windgeschwindigkeit über der Ems +/- 5% oder +/- 10 %

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Sturmflutschutz durch Deiche und Sturmflutsperrwerk Ems

Die Niederlande

Bei Sturmflut:

IF (Sturmflutscheitelwasserstand .GE. NN + 3,70 m) THEN

schließe das Sperrwerk bei Wasserstand NN + 3,50 m

ENDIF

DeutschlandSturmflutsperrwerk Ems mit 2 Funktionen• Küstenschutz, Verkürzung der Deichlinie um ~ 110 km

und• Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Wasserstrasse z.B. zur Überführung von Werftschiffen von Papenburg zur Nordsee

Nordsee

NLWKN

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 7

5. Allerheiligenflut 1. November 2006 höchster Wasserstand seit 1906 in z. B. Pogum, Emden, Delfzijl

Wind am 1. Nov. 2006 05:00 MEZ Nordsee, Tief „Britta“

Daten: Vorhersage des DWD mit LM (7 km * 7 km)

m/s

6. 28. 12. 18.

01.11.200618:00:00

MEZ

01.11.200612:00:00

MEZ

01.11.200606:00:00

MEZ

01.11.200600:00:00

MEZ

31.10.200618:00:00

MEZ

31.10.200612:00:00

MEZ

31.10.200606:00:00

MEZ

31.10.200600:00:00

MEZ

4.

3.5

3.

2.5

2.

1.5

1.

0.5

0

-0.5

-1.

-1.5

Was

sers

tand

mN

N

01.11.200618:00:00

MEZ

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MEZ

31.10.200600:00:00

MEZ

25.

20.

15.

10.

5.

0

skal

are

Win

dges

chw

indi

gkei

tm

/s

Messung Wind und Wasserstand: Borkum and Norderney

astronomische Tide: Borkum

NN + 3,86 m

NN + 1,00 m

Windgeschwindigkeit

Wasserstand

Ems

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 8

HN - Modell des Ems - Ästuars

Die Niederlande

Deutschland

HN - Modell:

UnTRIM2007 (V. Casulli, University Trento, Italy)

unstrukturiertes orthogonales Gitter

siehe BAWiki unter www.baw.de

Randwerte:

Wind: Vorhersage aus LM des DWD

Oberwasserzufluss Q(t):

Messung (32 m3/s)

offener Rand zur Nordsee h(t):

Nordseemodell der BAW

Sturmflutsperrwerk: gesteuert, d.h.

geschlossen während der Sturmflut

... siehe auch BAW Kolloquium 5. November 2009

h(t)

Q(t)

Wind(t)

Emssperrwerk

Topographie Ems: IST2005 (PS1)

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 9

Sensitivitätsuntersuchung

Die Niederlande

Deutschland

h(t)

Q(t)

Wind(t)

Emssperrwerk

Ergebnisse

h(t) Wasserstandszeitreihen

HWSturmflutscheitelwasserstand entlang des Ems Ästuares

SzenarienSturmflutsperrwerkOberwasserzuflussMeeresspiegelanstiegKombination

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[ m

NN

]

Emden: Einfluss Oberwasserzufluss Q auf Wasserstand

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

geringfügiger Einfluss

Emssperrwerk geschlossen

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[ m

NN ]

Terborg: Einfluss Oberwasserzufluss Q auf Wasserstand

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

Einfluss auf Thw und Tnw

Einfluss auf Betrieb

des Emssperrwerkes

z.B. Öffnungszeit

Emssperrwerk offen

Emssperrwerk geschlossen

HW

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-25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110Ems - Kilometer

[ mNN

]

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ders

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n

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org

Bork

um

Bolli

nger

fähr

mehrere dm kein Einflussmehrere cm

Einfluss Oberwasserzufluss auf Sturmflutscheitelwasserstände

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

Nordsee >

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Sensitivitätsuntersuchung: Meeresspiegelanstieg

Szenarien• Meeresspiegelanstieg

• msl + 25 cm beobachtet: 25 cm / 100 Jahren in Deutschen Bucht• msl + 80 cm ... mittlerer Wert bei 40 cm – 80 cm ...• msl + 115 cm Deltacommissie, 2008

… Werte aus Literatur, siehe z.B. G. Gönnert et al., 2009

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31.10.06 00:00 31.10.06 06:00 31.10.06 12:00 31.10.06 18:00 01.11.06 00:00 01.11.06 06:00 01.11.06 12:00 01.11.06 18:00

[ m

NN ]

Emden: Einfluss Meeresspiegelanstieg slr auf Wasserstand

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Einfluss auf Thw and Tnw

Emssperrwerk geschlossen

für msl + 115 cm HW ca. 20 Minuten früher in Emden

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[ m

NN ]

Emssperrwerk: Einfluss Meeresspiegelanstieg auf Schliessdauer

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Emssperrwerk geschlossen für

heute 4 h 40 min

msl + 25 cm 5 h 00 min

msl + 80 cm 5 h 50 min

msl + 115 cm 6 h 25 min

Oberwasser Emssperrwerk

UW Emssperrwerk

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[ m

NN ]

Emssperrwerk: Einfluss Meeresspiegelanstieg

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Oberwasser Emssperrwerk

UW Emssperrwerk

Höhe des geschlossen Emssperrwerkes

NN + 7,00 m (BSÖ, HSÖ) und NN + 8,00 m (NÖ) *

in UnTRIM: NN + 9,00 m

Deichhöhe Gandersum: NN + 8,30 m, *

in UnTRIM: unendlich hoch* Generalplan Küstenschutz 2007

NN + 6,40 m

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Einfluss Meeresspiegelanstieg auf Sturmflutscheitelwasserstände

Nordsee >

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fähr kein Einfluss

beeinflusst durch slr

beeinflusst durch slr

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Emssperrwerk geschlossen

Emssperrwerk offen

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Sensitivitätsuntersuchung: Kombination Meeresspiegelanstieg und Oberwasserzufluss

Szenarien• Emssperrwerk offen / geschlossen• Meeresspiegelanstieg und Oberwasserzufluss

• msl + 80 cm und Q = 32 m3/s• msl + 80 cm und Q = 350 m3/s• msl + 80 cm und Q = 700 m3/s• msl + 80 cm und Q = 1200 m3/s

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Ems - Kilomete r

[ mN

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Emde

n

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r

Einfluss Meeresspiegelanstieg + 80 cm und Oberwasserzufluss auf Sturmflutscheitelwasserstände

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

msl + 80 cm

heute

Einfluss MeeresspiegelanstiegQ und Zeit

Emssperrwerk geschlossen

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Ems - Kilometer

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Emde

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Bor

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Bol

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Einfluss Meeresspiegelanstieg und Oberwasserzufluss auf Sturmflutscheitelwasserstände

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

Q und Zeit

Emssperrwerk geschlossen

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Einfluss Meeresspiegelanstieg

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Ems - Kilometer

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Einfluss Meeresspiegelanstieg und Oberwasserzufluss auf Sturmflutscheitelwasserstände

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

Einfluss MeeresspiegelanstiegQ und Zeit

Emssperrwerk geschlossen

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heuteHöhe des geschlossenen Emssperrwerkes:

NN + 7,00 m (BSÖ, HSÖ) und NN + 8,00 m (NÖ)

in UnTRIM: NN + 9,00 m(Deichhöhe bei Gandersum NN + 8,30 m, in UnTRIM unendlich hoch)

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Einfluss Meeresspiegelanstieg und Oberwasserzufluss auf Sturmflutscheitelwasserstände

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

Emssperrwerk geschlossen

msl + 115 cm

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heute

Solldeichhöhe, Generalplan Küstenschutz 2007

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Ems - Kilometer

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Einfluss Meeresspiegelanstieg und Oberwasserzufluss auf Sturmflutscheitelwasserstände

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

Emssperrwerk offen

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Solldeichhöhe, Generalplan Küstenschutz 2007

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Zusammenfassung

Sensitivitätsstudie Sturmflut Ems mit SturmflutsperrwerkEinfluss auf Sturmflutscheitelwasserstände HW• Oberwasserzufluss Q• Meeresspiegelanstieg slr• Kombination Q und slr

HW: stromauf des Sperrwerkesbeeinflusst durch • Oberwasserzufluss • SchliessdauerHW: zwischen Sperrwerk und Borkumbeeinflusst durch Nordsee, d.h.• Sturmflut • Meeresspiegelanstieg; beachte auch tHW!

Emssperrwerk bietet Sturmflutschutz für alle betrachteten Szenarien

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 25

Ausblick

Sturmflutschutz durch Emssperrwerk

Betrachte weitere Szenarien:• Versagen des Sperrwerkes N-2• Topographie,

• Ausbautopographien, oder• z.B. Mitwachsen der Wattflächen

• Sturmflutszenarien

Nächster Schritt: besseres Verständnis Meeresspiegelanstieg und Sturmflut, verwende Nordsee Modell zur Randwertgenerierung

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 26

Deutsche Bucht: d(Scheitelwasserstand HW) = HW msl + 80 cm – HW msl heute

0 25.00 km

0.98

0.

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0.82 0.82

0.78 0.74

Helgoland

BakeZ

Cuxhaven Brunsbuettel

Borkum

Emden

Papenburg

Wehr Herbrum

topography (dry area) mMSL

-4. 8. 0 4.

m

0.62 0.98 0.74 0.86 period:10/31/2006-20:00 to 11/01/2006-18:00

Sturmflut 1. November 2006

mit Nordsee Model

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 27

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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Zusammenfassung

Sensitivitätsstudie Sturmflut Ems mit SturmflutsperrwerkEinfluss auf Sturmflutscheitelwasserstände HW• Oberwasserzufluss Q• Meeresspiegelanstieg slr• Kombination Q und slr

HW: stromauf des Sperrwerkesbeeinflusst durch • Oberwasserzufluss • SchliessdauerHW: zwischen Sperrwerk und Borkumbeeinflusst durch Nordsee, d.h.• Sturmflut • Meeresspiegelanstieg; beachte auch tHW!

Emssperrwerk bietet Sturmflutschutz für alle betrachteten Szenarien

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extra

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Historische Sturmfluten EmsSturmflutscheitelwasserstand HW in mNN

* HHThw ** Messung ergänzt vom WSA Emden wegen Geräteausfallaus: Gewässerkundliches Jahrbuch 2002, Generalplan Küstenschutz 2007, Messungen WSA Emden, NLÖ – FSK

Werte nicht mit säkularem Meeresspiegelanstieg korrigiert (ca. 25 cm / 100 J).

Papenburg

mNN

Pogum

mNN

Emden

mNN

Knock

mNN

Delfzijl

mNAP

Borkum

mNN

3,40

3,96

4,29

4,00

4,58 *

3,35

5,85

4,51

4,46

4,35

4,08

4,25

4,83 *

5,95

13.03.1906 5,24 (*) 5,18 * - 4,06 *

16./17.02.1962 4,92 4,76 4,47 3,80

03./04.01.1976 4,50 4,30 4,08 3,45

21.01.1976 4,49 4,38 4,08 3,42

28.01.1994 4,77 4,62 4,39 3,44

01.11.2006 5,32 * 5,17 ** 5,01 3,86

BWst(2007) 6,31 6,12 NLWKN NLWKN

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North Sea Model: msl today and msl+80cm

31.10.200600:00:00

MEZ

31.10.200612:00:00

MEZ

01.11.200600:00:00

MEZ

01.11.200612:00:00

MEZ

02.11.200600:00:00

MEZ

-1.

-0.4

0.2

0.8

1.4

2.

2.6

3.2

3.8

4.4

5.

Was

sers

tand

mN

NWasserstand ist_Zustand Knoten "Huibertgat_NL" Wasserstand MSL_+_80cm Knoten "Huibertgat_NL"

31.10.200600:00:00

MEZ

31.10.200612:00:00

MEZ

01.11.200600:00:00

MEZ

01.11.200612:00:00

MEZ

02.11.200600:00:00

MEZ

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.

Was

sers

tand

mN

N

Delta ( Wasserstand MSL_+_80cm Knoten "Huibertgat_NL" ; Wasserstand ist_Zustand Knoten "Huibertgat_NL" )

storm surge 1. Nov 2006 in North Sea Model

next scenario

boundary values

e.g. water level:

use North Sea Model

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- 1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

31.10.06 00:00 31.10.06 06:00 31.10.06 12:00 31.10.06 18:00 01.11.06 00:00 01.11.06 06:00 01.11.06 12:00 01.11.06 18:00

[ m

NN ]

Emden: Influence of fresh water discharge Q on water level

Q = 32 m3/s

Q = 350 m3/s

Q = 700 m3/s

Q = 1200 m3/s

small influence

Ems Barrier open

Ems Barrier closed

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Water level at Ems barrier Gandersum: measurement and model

• Kalibrierung für mittlere Verhältnisse

• verwende bei Sturmflut

-> gute Übereinstimmung Messung - Modell

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0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

01.11.0600:00

01.11.0601:00

01.11.0602:00

01.11.0603:00

01.11.0604:00

01.11.0605:00

01.11.0606:00

01.11.0607:00

01.11.0608:00

01.11.0609:00

01.11.0610:00

01.11.0611:00

[ m

/s ]

EKM032.00 SF06 mslp80 zu350 I05 EKM032.00 SF06 mslp115 zu350 I05 EKM032.00 SF06 mslp25 zu350 I05 EKM032.00 SF06 heute zu350 I05

Zeitreihe : Stroemungsgeschwindigkeit EKM032.00 Emssperrwerk / Ems barrier

GebietTeilgebietName der StudieArt der Datengenerierung

::::

Ems-AestuarAussenems bis KuestenkanalBrittaSensHN-Verfahren UnTRIM2007

Ems Barrier: current velocity at closing

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Topography upstream of Herbrum

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water level Qvari: Bollingefähr EKM -21

31.10.200600:00:00

MEZ

31.10.200606:00:00

MEZ

31.10.200612:00:00

MEZ

31.10.200618:00:00

MEZ

01.11.200600:00:00

MEZ

01.11.200606:00:00

MEZ

01.11.200612:00:00

MEZ

01.11.200618:00:00

MEZ

02.11.200600:00:00

MEZ

2.

2.5

3.

3.5

4.

4.5

5.

5.5

6.

6.5

7.

Was

sers

tand

mN

N

Wasserstand sf06wlq350 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq350z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq350m80 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq350m80z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12m80 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12m80z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP"

Q = 350 m3/s

Q = 1200 m3/s

msl today: solid

msl+80cm: dashed

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31.10.200600:00:00

MEZ

31.10.200606:00:00

MEZ

31.10.200612:00:00

MEZ

31.10.200618:00:00

MEZ

01.11.200600:00:00

MEZ

01.11.200606:00:00

MEZ

01.11.200612:00:00

MEZ

01.11.200618:00:00

MEZ

02.11.200600:00:00

MEZ

2.5

3.

3.5

4.

4.5

5.

5.5

6.

6.5

Was

sers

tand

mN

NWasserstand sf06wlq350 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq350z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq350m80 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq350m80z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12m80 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Wasserstand sf06wlq12m80z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP"

31.10.200600:00:00

31.10.200606:00:00

31.10.200612:00:00

31.10.200618:00:00

01.11.200600:00:00

01.11.200606:00:00

01.11.200612:00:00

01.11.200618:00:00

02.11.200600:00:00

00.20.40.60.8

1.1.21.41.61.8

2.2.22.4

Stro

emun

gsge

schw

indi

gkei

tm

/s

Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq350 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq350z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq350m80 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq350m80z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq12 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq12z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq12m80 Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP" Stroemungsgeschwindigkeit [Betrag] sf06cuq12m80z Knoten "Pegel Bollingerfaehr Wehr OP"

water level and current velocity: Bollingefähr EKM -21Q = 350 m3/s

Q = 1200 m3/s

msl today: solid

msl+80cm: dashed

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Sensitivity Study: Storm Surge Ems

still not enough information about precipitation – river run offuse scenarios that are also possible today• fresh water discharge

• 32 m3/s (measurement Nov. 1st 2006)• 350 m3/s (MHQ mean highest discharge today, during SF94)• 700 m3/s (discharge of design storm surge today) • 1200 m3/s (HHQ highest discharge ever observed)

Change of autumnprecepitation for 2021-2050 in comparision with 1971-2000 in Germany: results of different regional modells(B.Rudolf, DWD, 2008)

SRES scenario: A1B global model: ECHAM5/MPI-OM

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Sensitivity Study: Storm Surge Ems

scenarios• storm surge barrier

• open• closed

• fresh water discharge• wind• increase of mean sea level• combination

all scenarios with open and closed storm surge barrier

Operating the barrier during storm surge

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00

time

wat

er le

vel [

m N

N]

down stream storm surge barrier

up stream storm surge barrier

clos

e st

orm

sur

ge b

arrie

r

open

st

orm

sur

ge b

arrie

r

in case of storm surge:

IF (highest_water_level_during_storm_surge .GE. NN + 3,70 m) THENclose the barrier at water level NN + 3,50 m

ENDIF

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Sensitivity Study: Storm Surge Ems

scenarios• storm surge barrier• fresh water discharge

• wind• wind speed – 10 %• wind speed – 5 %• wind speed + 5 %• wind speed + 10 %

• increase of msl• combination

wind speed Huibertgat

water level Huibertgat

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 41

Emden: Einfluss lokaler Wind auf Wasserstand

- 1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

31.10.06 00:00 31.10.06 06:00 31.10.06 12:00 31.10.06 18:00 01.11.06 00:00 01.11.06 06:00 01.11.06 12:00 01.11.06 18:00

[ m

NN

]

erstel lt am : 16.04.10

wind + 10%

wind + 5%

wind 1.11.2006

wind - 5%

wind – 10 %

geringe Windgeschwindigkeit = geringer Einfluss

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 42

Emden: Influence of wind on waterlevel

- 1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

31.10.06 00:00 31.10.06 06:00 31.10.06 12:00 31.10.06 18:00 01.11.06 00:00 01.11.06 06:00 01.11.06 12:00 01.11.06 18:00

[ m

NN ]

erstellt am : 16.04.10

wind + 10%

wind + 5%

wind 1.11.2006

wind - 5%

wind – 10 %

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 43

- 1,00

- 0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

5,50

6,00

31.10.06 00:00 31.10.06 06:00 31.10.06 12:00 31.10.06 18:00 01.11.06 00:00 01.11.06 06:00 01.11.06 12:00 01.11.06 18:00

[ m

NN ]

erstellt am : 16.04.10

Terborg: Influence of wind on water level

wind + 10%

wind + 5%

wind 1.11.2006

wind - 5%

wind – 10 %

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 44

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

-15 0 15 30 45 60 75 90 105

Ems - Kilometer

[ m N

N]

Pape

nbur

g

Gan

ders

um

Duke

gat

Emde

n

Terb

org

Bork

um

Influence of local wind on highest water level during storm surge

wind + 10%

wind + 5%

wind 1.11.2006

wind - 5%

wind – 10 %

no influence!

wind +/- 10% > HW +/- 25 cm

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Topographie entlang des Emsfahrwassers: Wehr Herbrum bis Hubertgat

-30,00

-25,00

-20,00

-15,00

-10,00

- 5,00

0,00

5,00

10,00

-15 0 15 30 45 60 75 90 105

Ems - Kilometer

[ mNN

]

-30,00

-25,00

-20,00

-15,00

-10,00

- 5,00

0,00

5,00

10,00

[ m

NN ]

SF06 heute offen PS1 SF06 heute zu350 PS1

Topo ( PS1-kk ) Topo ( PS1 )

Topographie

ELP-KUKA-KM107-FA-VA Hochwasserstand HW ( 01.11.2006-00:00:00 bis 01.11.2006-15:00:00 )

GebietTeilgebietName der StudieArt der Datengenerierung

::::

Ems-AestuarAussenems bis KuestenkanalBrittaSensHN-Verfahren UnTRIM2007

Pape

nbur

g

Gan

ders

um

Duke

gat

Emde

n

Terb

org

Bor

kum

Nordsee

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 46

Ems SF06: Eintrittszeit Scheitelwasserstand bezogen auf Ems km 107 Emssperrwerk offen

-30

0

30

60

90

120

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Ems - Kilometer

[ Min

uten

]

erstellt am : 20.08.10

Gan

ders

um

Duke

gat

Emde

n

Bork

um

msl + 115 cm

msl + 80 cm

msl + 25 cm

heute

Referenzpunkt

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 47

Emssperrwerk bei Gandersum: Sturmflutschutz und Staufunktion

Graphik: NLWKN

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Emssperrwerk bei Gandersum: Sturmflutschutz und Staufunktion

Graphik: NLWKN

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 49

Sturmflutscheitelwasserstand SF06: heute und mit Meerespiegelanstieg + 80 cmgeschlossenes Emssperrwerk

5.3 5

.1

4

.9 4.7

4.5

4.3

4.3

4.1

4.

1

4.1

3.9

3.9

3.7

3.7

3

.7

3.5

3.5

3.5

3.5

3.3

3.3

3.1

2.9

Dukegat

Emden SPW-Gandersum

Ems-km-107

6.3 6

.1 5

.9 5.5

5.3

5

.1

5.1

4

.9

4.9

4.7

4

.7

4.5

4.5

4.3

4.3

4.3

4.3

4.1

4.1

3.9

3.7

Dukegat

Emden SPW-Gandersum

Ems-km-107

heute msl + 80 cm

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Highest water level during storm surge SF06: today and with sea level rise + 80 cmEms barrier: open

today msl + 80 cm

5.1

4

.9

4.5

4.3

4.3

4.1

4.1

4.1

3.9

3.9

3.7

3.7

3

.7

3.5

3.5

3.5

3.5

3.3

3.3

3.1

2.9

Dukegat

Emden SPW-Gandersum

Ems-km-107

5.9

5

.7

5.3

5

.1

5.1

4

.9

4.9

4.7

4

.7

4.5

4.5

4.3

4.3

4.3

4.3

4.1

4.1

3.9

3.7

Dukegat

Emden SPW-Gandersum

Ems-km-107

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 51

Systemzustände

• Zustand I05 : Tiefen auf Basis der KODIBA 2005

• Zustand PS1: I05 + 2009 bereits plangenehmigte/erlaubte Vorhaben+ Fahrrinne Papenburg-Nordsee: planfestgestellte Tiefe, sofern in I05 flacher+ Eemshaven: planfestgestellte Tiefe für Hafenbecken, sofern in I05 flacher

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Sensitivitätsstudie für die 5. Allerheiligenflut Ems vor dem Hintergrund eines möglichen Klimawandels Wasserbau · Referat K3 · E. Rudolph & A.Schüßler · 7. Oktober 2010 Seite 52

SF06 Sturmflutscheitelwasserstand Nordsee bis KüstenkanalMeeresspiegelanstieg / PS1 und PS1-kk

HubertgatBorkum-Fb

Emshoern

DukegatKnock

Emden

PogumEms-SPW

Terborg

LeerortWeener

Papenburg

HerbrumBollingerfaehr

0 25000.0 50000.0 75000.0 1.000E5 1.250E5Meter

3. 3.2 3.4 3.6 3.8 4.

4.2 4.4 4.6 4.8 5.

5.2 5.4 5.6 5.8 6.

6.2 6.4 6.6 6.8 7.

m

1 2

3 4 5 6

7 8 9 10

1112

p

1314