28 Schlussbericht des SP-108 Fokusgebiete Küsten, BMVI-Expertennetzwerk (2016–2019) 5.1.1.2 Effektiver Wind bei Cuxhaven und Potentielle Sturmflut Zwischen der Häufigkeit, Stärke und Andauer von Extremwindereignissen und Sturmfluten besteht ein enger Zusammenhang. Die genannten Qualitäten und ihre aus Szenarienrechnungen abgeleiteten möglichen Änderungen werden für solche Extremwindereignisse bei Cuxhaven untersucht, die Sturmfluten auslösen können. Diese potenten Extremwindereignisse werden hier als Potentielle Sturmfluten bezeichnet. Die Wirkung des Windes auf den Wasserstand in einem Küstenabschnitt ist dann am stärksten bzw. effek- tivsten, wenn er orthogonal zur Küstenlinie steht. Diese effektive Windrichtung wurde von Müller-Navarra und Giese (1999) anhand von Regressionsbeziehungen zwischen gleichzeitig beobachteten Windgeschwin- digkeiten, Windrichtungen und Wasserständen für die niedersächsische und schleswig-holsteinische Küste sowie für Cuxhaven bestimmt. Der effektive Wind lässt sich für alle Winde angeben. Wind ist ein Vektor, dessen Richtung und Länge (bzw. Geschwindigkeit) üblicherweise durch zonale und meridionale Kompo- nenten bestimmt sind. Der gleiche Windvektor lässt sich in einem gedrehten Koordinatensystem durch Komponenten darstellen, die parallel bzw. orthogonal zur Küstenlinie stehen. Die Orthogonalkomponente heißt effektiver Wind; die zugehörige effektive Windgeschwindigkeit ist betraglich stets kleiner als die des Windvektors (sofern die Parallelkomponente des Windvektors ungleich Null ist). Eine Untersuchung historischer Sturmfluten ergab, dass schwere Sturmfluten in Cuxhaven immer auch an der Niedersächsischen und der Schleswig-Holsteinischen Küste auflaufen (Gerber et al. 2016), weshalb die Windbedingungen für Potentielle Sturmfluten hier nur für Cuxhaven analysiert wurden (Ganske 2019b). Vergleiche von effektiven Windgeschwindigkeiten mit Wasserständen haben gezeigt, dass Sturmfluten erst dann entstehen, wenn die effektive Windgeschwindigkeit einen Schwellwert für mindestens 10 Stunden überschreitet (Ganske et al. 2018). Als Schwellwert wurde für MPI-OM/REMO 13,8 m/s und für NEMO/RCA4 12 m/s festgelegt. Die Schwellwerte entsprechen dem 98. Perzentil der stündlichen effekti- ven Windgeschwindigkeiten bei Cuxhaven im Zeitraum 1961–2000 auf Basis der 3 bzw. 5 historischen Läufe der beiden Modelle (Ganske 2019b). Sind die genannten Anforderungen erfüllt, liegt ein Extremwindereig- nis mit Sturmflutpotential bzw. eine Potentielle Sturmflut vor. Für einen „nassen“ Gitterpunkt bei Cuxhaven wurden zunächst die stündlichen effektiven Windgeschwin- digkeiten im Gesamtzeitraum 1961–2099 für die 8 Realisierungen des Weiter-wie-bisher-Szenarios berechnet. Als effektive Windrichtung wurde 295° angenommen (nach Müller-Navarra und Giese 1999). Anschließend wurden auf Basis des Schwellwert- und Andauerkriteriums Potentielle Sturmflutereignisse identifiziert. Für jedes Ereignis wurden Andauer und höchste effektive Windgeschwindigkeit protokolliert. Für die drei Zeit- scheiben Bezugszeitraum, nahe und ferne Zukunft wurden Andauer und effektive Höchstwindgeschwindigkeit über alle Ereignisse gemittelt. Die klimatologische Anzahl Potentieller Sturmflutereignisse pro Jahr ist die durch 30 dividierte Anzahl aller in der jeweiligen Zeitscheibe identifizierten Ereignisse. Die Änderungen der Mittelwerte der drei Parameter in der nahen und fernen Zukunft gegenüber dem Bezugszeitraum sind in Abbil- dung 5-5 zusammengefasst. Die Differenzen der Zeitscheibenmittelwerte für Andauer und effektive Höchstwindgeschwindigkeit erwie- sen sich als uneinheitlich im Vorzeichen (Abbildung 5-5). Das Ensemblemittel (der Differenzen) über die 8 analysierten Realisierungen des Weiter-wie-bisher-Szenarios geht für beide Parameter gegen Null. Für die Anzahl der Potentiellen Sturmflutereignisse pro Jahr liefern die Simulationen mehrheitlich eine Zunahme gegenüber dem Referenzzeitraum, die sich im Ensemblemittel auf 0,2 (nahe Zukunft) bzw. 0,3 (ferne Zukunft) beläuft. Die zeitliche Entwicklung der jährlichen Parameter im Gesamtzeitraum 1961–2099 erwies sich in nahezu allen Realisierungen des Weiter-wie-bisher-Szenarios als (linear) trendfrei (diese Aussage gilt gleichermaßen für hier nicht diskutiere Realisierungen des moderaten und des Klimaschutzszenarios. Signifikante Änderungen in Andauer, effektiver Höchstwindgeschwindigkeit und der Häufigkeit Potentieller Sturmflutereignisse konn- ten auf Basis der verfügbaren Szenarienrechnungen und der verwendeten Methoden weder für die nahe noch für die ferne Zukunft an diesem Gitterpunkt festgestellt werden.