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Full text: Klimaänderungen und Klimafolgebetrachtungen für das Bundesverkehrssystem im Küstenbereich

4. Übersicht der einzelnen Arbeitspakete 15 Der regionale Meeresspiegel wird außerdem beeinflusst durch: f. Die Ausgleichsbewegung der Erdkruste nach der letzten Eiszeit hat an den betroffenen Küsten eine Änderung des relativen Meeresspiegels zur Folge. Diese Ausgleichsbewegungen finden besonders auf der Nordhalbkugel statt und können regional sowohl zu einem stärkeren relativen SLR (wie für die südliche Nordsee) als auch zu einer Abschwächung bzw. sogar zu einer Umkehr des relativen SLR (nördliche Ostsee) führen. g. Lokale (regionale) Landhebungen und -senkungen, z. B. verursacht durch Entwässerungsmaßnah- men, Erdöl-/Erdgasförderung und Salztektonik, führen zu relativen Meeresspiegelbewegungen. Die gelisteten Faktoren werden durch Messungen und Abschätzungen bestimmt, die mit Unsicherheiten behaftet sind. Langjährige Zeitreihen des Wasserstands werden im deutschen Pegelarchiv der BfG in Form von Stationsdaten der einzelnen Pegel zur Verfügung gestellt. Diese Zeitreihen reichen mindestens bis 1997, teilweise sogar bis 1843 (für Cuxhaven) und fast immer länger als 30 Jahre zurück und sind daher mit weni- gen Ausnahmen für die Analyse langjähriger Trends bzw. auch für extremwertstatistische Untersuchungen geeignet. Es wurden dabei die linearen Trends sowohl der mittleren Wasserstände verschiedener Pegelsta- tionen der deutschen Nordseeküste als auch die Trends der höheren (70.-99. Perzentil) wie niedrigeren (1.- 30. Perzentil) Wasserstände bestimmt. Damit wurde nicht nur der langjährige Meeresspiegelanstieg in der Deutschen Bucht, sondern auch regionale Unterschiede zwischen den Stationen bestimmt. Zusätzlich wurden mit verschiedenen extremwertstatistischen Methoden die besonders hohen Niedrigwas- ser wie Hochwasser analysiert. So interessieren für den Küstenschutz v. a. die zu erwartenden extremsten Wasserstände, in Schleswig-Holstein wird beispielsweise der Bemessungswasserstand für die Landesschutz- deiche für das Wiederkehrintervall von T = 200 Jahren bestimmt, d. h. der Deich soll einem Hochwasser- ereignis, das durchschnittlich alle 200 Jahre eintritt, standhalten können. Für die extremwertstatistischen Untersuchungen wurden verschiedene Methoden verwendet, die sich grundsätzlich in zwei unterschiedliche Vorgehensweisen aufteilen lassen, in „klassische“ stationäre und in die „neueren“ instationären Methoden. Bei den stationären Methoden (hierbei müssen die Daten erst trendbereinigt und normalisiert werden) werden die Parameter einer bestimmten Verteilung entweder an die gesamte Datenreihe angepasst (beispielsweise eine Verteilung aus der Familie der GEV nach Gumbel, Frechet oder Weibull), oder die Anpassung erfolgt nur mithilfe der extremeren Werte aus der Verteilung. Vorteil hierbei ist eine bessere Anpassung an die höheren Werte, die bei der Extremwertstatistik vor allem interessieren, Nachteil ist das breitere Konfidenzintervall aufgrund der kleineren Datenlage. Die extremeren Werte können wiederum mit verschiedenen Methoden ausgewählt werden (Block Maxima, R-largest order, peak over threshold (POT)). Für die POT-Methode erfolgte die Anpassung mit der generalisierten Pareto- Verteilung (GPD = Generalized Pareto Distribution). Dabei wurden alle (voneinander unabhängigen) Werte über einem gewissen Schwellwert genutzt. Die Bestimmung des Schwellwertes erfolgte über zwei unterschiedliche objektive Methoden: Mean residual life (MRL) und Dispersion Index (DI). Bei der instationären Methode können Originaldaten verwendet werden, sowohl Trends des Mittelwertes wie auch der Standardabweichung bleiben dabei erhalten. Alle Berechnungen wurden hier für 30-jährige gleitende Mittel durchgeführt, sowohl Mittelwert wie auch Standardabweichung wurden als variabel ange- nommen. Der Shape (Schiefe und Kurtosis) konnte für die Nordseepegel als stationär angenommen werden. Für diesen Bericht erfolgte die Berechnung ausschließlich mithilfe der Gumbelverteilung, die sich für die Nordseepegel als passend erwiesen hat. Weitere Informationen zu den extremwertstatistischen Untersu- chungen finden sich im Bericht zu den Meilensteinen M108b-2 und M108c-4 (Möller 2019). Ferner wurde das Seegangsfeld der Nordsee näher untersucht. Seegang lässt sich als eine Überlagerung von vielen einzelnen Wellen beschreiben. Das Seegangsfeld wird dabei typischerweise durch eine Reihe von abgeleiteten Größen wie z. B. der signifikanten Wellenhöhe (das Mittel über das höchste Drittel aller Wellen) beschrieben. Die Verteilung der Wellen innerhalb eines Seegangsfeldes, insbesondere das Auftreten von Einzelwellen mit Höhen deutlich über der signifikanten Wellenhöhe (sogenannten Extremwellen), wurde
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