6 Numerische Ausbreitungsrechnungen des Elbehochwassers
Das BSH betreibt ein umfangreiches numerisches Vorhersagemodellsystem, mit dem im
täglichen operationeilen Betrieb Vorhersagen von Wasserstand und Strömung sowie
Salzgehalt, Temperatur und Eisbedeckung von Nord- und Ostsee berechnet werden. Alle
Simulationsergebnisse werden schließlich zur weiteren Verwendung in einem Datenarchiv
abgelegt. Eine Komponente des Vorhersagesystems, die die archivierten Daten intensiv
nutzt, ist das sogenannte Eulersche Ausbreitungsmodell mit dem die hier analysierten
numerischen Ausbreitungsrechnungen durchgeführt wurden.
Zur Unterstützung der Interpretation der Messwerte wurde die Ausbreitung zweier
ausgewählter Stoffe (ß-HCH, Terbutylazin) mit dem Eulerschen Ausbreitungsmodell des
BSH (BSHdmod.E) simuliert [11]. Als Grundlage für diese Simulationen dienten die
archivierten Strömungsdaten, die zuvor mit dem BSH-Zirkulationsmodell (BSHcmod V4)
berechnet wurden. Die Strömungsdaten haben in der Deutschen Bucht und in der Tideelbe
eine horizontale Auflösung von etwa 900 m und im hier relevanten oberflächennahen Teil
des Wasserkörpers eine Schichtdichte von 5 m. Die Strömungsdaten liegen dabei in einem
zeitlichen Abstand von 15 min vor. Das Modellgebiet erstreckt sich elbaufwärts bis
Geesthacht und ist nordseeseitig in ein Nord-/Ostseemodell eingebettet. Bei Geesthacht wird
der jeweils aktuelle Frischwasserabfluss der Elbe anhand von Pegeldaten berechnet und
dem Modell vorgegeben. Die während des Elbhochwassers aufgetretenen Spitzenwerte sind
allerdings als unsicher einzustufen, da die Ableitung der Abflusswerte aus Pegelmessungen
bei derartigen Extremwasserständen problematisch und mit hohen Fehlern behaftet ist. In
den Ausbreitungsrechnungen wurden die zeitabhängigen Konzentrationen der simulierten
Stoffe in Nähe der Messstelle Wittenbergen entsprechend der in Abbildung 37 und Abbildung
38Abbildung 32 dargestellten Werte vorgegeben. Beide Stoffe werden im Verlauf der
Ausbreitungsrechnungen als passive Tracer behandelt, es werden somit keinerlei chemische
Veränderungen, Anlagerungen an Schwebstoffe oder andere Umwandlungsprozesse
berücksichtigt. Die Rechnungen wurden jeweils am 01.06.2013 gestartet und bis zum
16.09.2013 fortgeführt. Im gesamten Modellgebiet wurden zum Startzeitpunkt konstante
Konzentrationen vorgeben, die den Messwerten im Mai 2013 entsprechen. Für die
graphische Auswertung wurde jeweils nur die oberflächennächste Schicht mit einer Dicke
von 5 m betrachtet.
In der Abbildung 46 und Abbildung 47 sind die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen für
die Stoffe ß-HCH und Terbutylazin dargestellt. Die Simulationen zeigen deutlich den
Einstrom des höher belasteten Elbewassers in die Deutsche Bucht und dessen Verdriftung
nach Norden entlang der nordfriesischen Küste. Der betroffene Bereich ist nur auf die innere
Deutsche Bucht beschränkt und die Ausbreitung erfolgt aufgrund der ruhigen Wetterlage
insgesamt recht langsam.
