Küstendynamik I

planerische und bauliche Maßnahmen zur Erschließung, Sicherung

und nachhaltigen Nutzung der Küsten und Küstengewässer.

• Schutz und Sicherung der Küste und des Hinterlandes

(Hochwasserschutz, Küstenschutz)

• Bau, Sicherung und Unterhaltung von Verkehrswegen und Häfen

• Sicherstellung der Vorflut

• Bereitstellung und Schutz des Meerwassers

• Erhaltung, Verbesserung, Schutz von Landschaft und Umwelt

Maßnahmen zur Sicherung der Küsten des Festlandes und der Inseln

gegen die zerstörerischen Einwirkungen des Meeres

(DIN 4047-2)

... dazu ist die fachliche Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von

Nachbardisziplinen notwendig.

• Deutsche Nordseeküste

• Ostseeküste

• Steilküsten

• Flächküsten

Bildung einer Haff-Nehrungs-Dünenwallküste / Ausgleichsküste

1. Materialtransport und Hakenbildung

2. Haff- und Nehrungsbildung

3. Bildung eines Strandsees

Typische Flachküste aus Lockersedimenten mit überwiegend küstenparallelem Sandtransport

und wenig ausgebildetem Gezeitenstrom (z.B. Ostseeküste).

Gestaltung der Watt-Nehrungs-Inselreihen-Küste:

1. bei Flutstrom

2. bei Ebbstrom

Ähnliche Transportprozesse wie an Haff-, Nehrungs- und Dünenwallküsten, aber:

• starker Gezeitenstrom

• hinter Nehrungsinseln entsteht Wattenmeer

Querschnitt durch eine Kliffreihenküste

= Steilküste, die durch das Meer abgetragen wurde (z.B. Sylt, Rügen)

aus dem abbrechenden Material entstehender Schuttkegel

wird infolge Seegang seewärts transportiert  Abrasionsplatte

Tiden

• = Gezeiten (ozeanographisch)

• = periodische Wasserstandsänderungen des Meeres

• Ursache: Anziehungskräfte (Gravitation) zwischen

Erde – Sonne – Mond

Gezeitenwirksame Kräfte

• Rotation des Systems „Erde – Mond“ um gemeinsame Schwerachse bewirkt

halbtägliche Wasserstandsänderungen (Dauer = 12 h 25 min)

• Einfluss der Sonnenmasse bewirkt zusätzlich

eintägige Wasserstandsänderungen (Dauer = 24 h 50 min)

Zusammenwirken der Anziehungskräfte von Erde – Mond – Sonne

 Halbmonatliche Ungleichheit der Tiden

Springtide

Vollmond und Neumond (Syzygien)

 fluterzeugende Kräfte von Mond und Sonne in gleicher Richtung

Nipptide

Erstes und Drittes Viertel (Quadraturen)

 fluterzeugende Kräfte von Mond und Sonne rechtwinklig zueinander

• Gezeiten von Randmeeren werden durch Gezeiten der Ozeane beeinflusst

(z.B. Nordsee durch Nordatlantischen Ozean)

• Flutwelle läuft entlang Ostküste GB, Küste NL, Küste D, Küste DK

• Linien gleicher Hochwasserzeit (Flutstundenlinien) drehen in Nordsee

um mehrere Punkte (Drehwellen = Amphidromien)

Sturmfluten entstehen durch

Überlagerung der astronomischen Tide durch

• Windstau

• Fernwellen

• Beckenschwingungen

• Säkularen Meeresspiegelanstieg

• Oberwasserzufluss

• für praktische Anwendungen

„brauchbare Ergebnisse bei guter Anschaulichkeit“

• Annahmen:

1. Sinusförmige Oberfläche, d.h. symmetrisches Wellenprofil

2. Kleine Amplituden, d.h. H < L, H < d

3. Ebener Untergrund

4. Ideale Flüssigkeit, d.h. reibungsfrei, inkompressibel, homogen

5. Kein Einfluss der Luftbewegung auf die Wellenbewegung

Die signifikante Wellenhöhe, Hs, ist das arithmetische Mittel des Drittels der höchsten Wellen in

einem Seegangsschrieb.

(Dies entspricht in etwa dem Mittel der höchsten Wellen in einer Wellengruppe.)

Signifikante Wellenhöhe

Die signifikante Wellenhöhe, Hs, ist das arithmetische Mittel des Drittels der höchsten Wellen

in einem Seegangsschrieb.

Sie kann z.B. aus einem Seegangsschrieb mit Hilfe der “zero-down-crossing”

-Methode bestimmt werden.

• Hd = dominierende Wellenhöhe, d.h. die Wellenhöhe

mit der größten Häufigkeit in der ausgewerteten

Zeitreihe

• Hm = mittlere Wellenhöhe, d.h. das arithmetische

Mittel aller gemessenen Wellenhöhen

• H1/3 = arithmetisches Mittel der 33% höchsten Wellen

einer Zeitreihe = kennzeichnende (= signifikante oder

charakteristische) Wellenhöhe HS

• H1/10 = arithmetisches Mittel der 10% höchsten Wellen

einer Zeitreihe

• H1/100 = arithmetisches Mittel der 1% höchsten Wellen

einer Zeitreihe

• Hmax = max. Wellenhöhe der ausgewerteten Zeitreihe

• Aufbauend auf der Rayleigh´schen Verteilungsfunktion ergeben sich

zwischen den definierten Wellenhöhen folgende Beziehungen:

• Hm = 0,63 · H1/3

• H1/10 = 1,27 · H1/3

• H1/100 = 1,67 · H1/3

• Der theoretische Verhältniswert für die (mittlere) maximale

Wellenhöhe ist abhängig von der Gesamtzahl der Wellen und

beträgt:

• Hmax = 1,87 · H1/3 (1000 Wellen)

Mittlere Wellenperiode

Die mittlere Wellenperiode, Tm, ist das arithmetische Mittel aller Wellenperioden in einem

Seegangsschrieb.

Mittlere Wellenrichtung

Die mittlere Wellenrichtung, θm, als das arithmetische Mittel der Richtungen aller

Einzelwellen in einer Zeitreihe.

Die Analyse der Verteilung der Wellenenergie als eine

Funktion der Frequenz (Periode-1) für eine

Aufzeichnung von Einzelwellen wird als spektrale

Seegangsanalyse bezeichnet (Seegangsspektrum).

Windinduzierte Wellenperioden unterliegen oftmals

dem sogenannten JONSWAP oder Pierson-

Moskowitz-Spektrum.

Hs berechnet auf der Basis eines Seegangsspektrums

wird als Hm0 bezeichnet.

Die Peakperiode Tp ist die Wellenperiode mit der

höchsten Energiedichte und kann aus dem Spektrum

abgeleitet werden.

Als Richtwert gilt: Tp ~ 5.3 Hm0

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