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5 Die Küsten – ein wertvoller Lebensraum unter Druck

Meeresspiegelanstieg begegnen

Dem Meeresspiegelanstieg begegnen © mauritius images/Frans Lemmens/Alamy

Dem Meeresspiegelanstieg begegnen

> Deiche, Mauern und Sperrwerke schützen Küsten vor Überflutungen. Doch der Meeresspiegelanstieg erfordert zusätzlich noch andere Lösungen, die die Auswirkungen der Natur einbeziehen und sich nach und nach an das steigende Wasser anpassen lassen. Manche Küsten aber werden trotzdem künftig unbewohnbar sein. Für die Betroffenen sollte schon heute eine neue Heimat gesucht werden, denn sie werden Klimaflüchtlinge sein.

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Die Entwicklung des modernen Seedeichs

Die Bewohner der Küsten waren schon immer durch Überflutungen bedroht. Waren sie diesen anfangs schutzlos ausgeliefert, so lernten sie im Laufe der Zeit, Schutzwerke gegen Sturmfluten zu bauen. In manchen Ländern wurden Gebäude auf Stelzen errichtet, unter denen das Wasser hindurchströmen konnte, anderenorts wurden Häuser auf künstlich aufgeworfenen Erdhügeln gebaut. In Nordwesteuropa begann man bereits im 12. Jahrhundert mit dem Bau von Ringdeichen, um einzelne Siedlungen zu schützen. Die Gestalt der Deiche änderte sich im Laufe der Zeit. Anfang des 16. Jahrhunderts bestanden die Deiche vielerorts aus einer gut 2 Meter hohen Wand aus Holzpfählen, die durch einen dahinter aufgeschütteten Erdwall stabilisiert wurde. Weil diese sogenannten Stackdeiche bei schweren Sturmfluten aber von der Brandung zerschlagen wurden, ging man dazu über, Deiche nicht mehr steil aufzubauen, sondern mit lang gestrecktem und flachem Profil zu errichten, wo die Wellen bei Sturmfluten auslaufen konnten. Mitte des 18. Jahrhunderts hatten diese Deiche eine Höhe von etwa 5 Metern. Zwar erwies sich das flache Profil als sinnvoll, bei hoch auflaufenden Fluten aber wurden sie überspült. Durch das überlaufende Wasser wurden sie an der Rückseite ausgehöhlt, bis sie brachen. Deshalb ging man dazu über, immer höhere und flachere Deiche zu bauen. Heute haben die großen Seedeiche in Nordwest­europa eine Höhe von etwa 9 Metern. Sie weisen flache Böschungsneigungen von mindestens 1: 6 auf und sind an ihrem Fuß etwa 100 Meter breit. Damit halten sie auch bei hoch auflaufenden Sturmfluten Stand. Durch den Klimawandel und den damit verbundenen Anstieg des Meeresspiegels aber stehen die Küstenbewohner vor neuen Herausforderungen.
4.16 > Über mehrere Jahr­hunderte setzte man in den Niederlanden beim Schutz der Region um Amsterdam auf Stackdeiche – wie hier im Jahr 1702 an der Zuiderzee. Bei schweren Sturmfluten aber brachen diese immer wieder.
Abb. 4.16: Über mehrere Jahrhunderte setzte man in den Niederlanden beim Schutz der Region um Amsterdam auf Stackdeiche – wie hier im Jahr 1702 an der Zuiderzee. Bei schweren Sturmfluten aber brachen diese immer wieder. © Archive of the Regional Public Water Authority Amstel, Gooi and Vecht, Amsterdam

Der Klimawandel als neue Herausforderung für den Küstenschutz

Sollte der Meeresspiegel bis zum Ende dieses Jahrhunderts um 1 Meter und später gar um mehrere Meter steigen, werden die heute bewährten Küstenschutzanlagen nicht mehr ausreichen. Es muss also vielerorts aufgerüstet werden. Allerdings weiß niemand, wie stark oder schnell sich der Klimawandel und der Meeresspiegelanstieg vollziehen werden. Anders als in den Jahrhunderten zuvor, in denen die Ingenieure in der Lage waren, die Bauwerke so zu entwickeln, dass sie sich bei gegebenen Beding­ungen als tauglich erwiesen, stellt sich mit dem Klimawandel genau das als Frage: Welche Bedingungen sind denn in Zukunft gegeben? Der Küstenschutz muss mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten rechnen und die verschiedenen Szenarien des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, Weltklimarat) bei der Planung und Auslegung von Schutzsystemen berücksichtigen.
4.17 > Im Laufe der Zeit änderte sich das Profil der Deiche an der Nordseeküste Schleswig-Holsteins. Man ging dazu über, Deiche nicht mehr steil auf­zu­bauen, sondern mit lang gestrecktem und flachem Profil zu errichten, sodass die Wellen bei Sturmfluten auslaufen konnten.
Abb. 4.17: Im Laufe der Zeit änderte sich das Profil der Deiche an der Nordseeküste Schleswig-Holsteins. Man ging dazu über, Deiche nicht mehr steil aufzubauen, sondern mit lang gestrecktem und flachem Profil zu errichten, sodass die Wellen bei Sturmfluten auslaufen konnten. © LKN-SH

Dem Meeresspiegelanstieg stets einen Schritt voraus

Für Küsteningenieure stellt sich insbesondere die Frage, wie hoch oder stark Küsten­schutz­bauwerke heute schon ausgelegt werden sollten. Weil die künftige globale Entwicklung des Meeresspiegelanstiegs unsicher ist und man für einzelne Regionen sogar einen schnelleren Anstieg als im weltweiten Durchschnitt erwartet, wird angeregt, den Küstenschutz künftig flexibler zu gestalten. Gefordert wird für den Küsten­schutz ein sogenanntes Adaptive Pathways Design (angepasste Entwicklungs- und Auslegungsplanung). Damit bezeichnet man eine Planung von Küsten­schutz­maß­nahmen, welche den Veränderungen folgend kurzfristig angepasst und eben nicht auf ein unsicheres Bemessungsszenario für das Ende des Jahr­hunderts angelegt werden. Damit kann man quasi mit dem steigenden Wasser Schritt halten. Ein großes Sperr­werk, das bei Sturmfluten eine Flussmündung abriegelt, müsste komplett neu gebaut werden, wenn es aufgrund des steigenden Meeres­spiegels keinen aus­reich­enden Schutz mehr böte. Damit wäre die anfängliche Investition verloren. Sinnvoller ist es, kleinere Maßnahmen vorzusehen, die auf­einander aufbauen. Der Küstenschutz steht damit vor einem Paradigmenwechsel. Galt bislang die Devise, eine Küstenlinie allein durch große, starre Bauwerke zu halten, so sieht das Adaptive Path­ways Design auch ein Bündel verschiedener Konzepte und Maßnahmen vor, zu denen die gezielte Öffnung von Deichen und die Schaffung von Überflutungsflächen, von Poldern, zählen. Im Hinblick auf den Küstenschutz unterscheiden Experten heute folgende konventionelle und adaptive Küsten­schutz­prinzipien:

Konventioneller Küstenschutz

  • Resistance (Widerstand): Planung und Bau von Küstenschutzmaßnahmen mit großen Investitionen, die auf heutige Extremereignisse wie zum Beispiel Jahr­hundert­fluten ausgelegt sind. Dieser Ansatz entspricht der klassischen Methodik der Auslegung von Küstenschutzbauwerken. Der Nachteil besteht darin, dass es zu großen Schäden kommt, wenn diese Systeme doch einmal versagen, etwa bei einem Deichbruch.
  • Static Robustness (Statische Robustheit): Planung und Umsetzung von Küsten­schutz­maßnahmen, die schon heute auf das Worst-Case-Klimaszenario ausgelegt sind. Dieses Prinzip hat Nachteile. Zum einen müss­ten heute enorme Investitionen getätigt werden. Zum anderen werden die Baumaßnahmen nach dem heutigen Wissen über den Klimawandel ausgelegt. Das birgt die Gefahr, dass die Schutzmaßnahmen nicht ausreichend sind, wenn sich der Klimawandel noch stärker ausprägen sollte als heute erwartet.

 

Abb. 4.18: In den Niederlanden bereitet man sich auf künftige Überflutungen vor: Ingenieure haben schwimmende Siedlungen errichtet wie hier bei Maasbommel. Die amphibischen Häuser sind an Pfosten verankert und reagieren flexibel auf Hochwasser. © Swart/Hollandse Hoogte/laif

4.18 > In den Niederlanden bereitet man sich auf künftige Überflutungen vor: Ingenieure haben schwimmende Siedlungen errichtet wie hier bei Maasbommel. Die amphibischen Häuser sind an Pfosten verankert und reagieren flexibel auf Hochwasser.

Adaptiver Küstenschutz

  • Resilience (Belastbarkeit): Planung und Bau von Küstenschutzmaßnahmen, die so ausgelegt sind, dass ein Versagen nicht zu Verlusten und großen Schäden an Infrastruktur, Bauten oder Ökosystemen führt, sondern eine schnelle Erholung oder Wiederherstellung möglich ist. Das kann etwa durch den Bau schwimmender Häuser erreicht werden. Auch lassen sich beispielsweise Straßen und Schienen höher legen und auf Dämmen errichten. In einem solchen Fall bleiben die Schäden begrenzt. Im Idealfall lassen sich Schäden gänzlich vermeiden.
  • Dynamic Robustness (dynamische Robustheit): Küstenschutzmaßnahmen werden nacheinander umgesetzt, in dem Maße, wie es neue Erkenntnisse über die Entwicklung des Klimawandels gibt. Dieses Prinzip folgt dem Konzept der No-Regret-Strategie (englisch „no regret“ = ohne Bedauern). Damit werden Maß­nahmen bezeichnet, die auch dann noch einen gesellschaftlichen Nutzen haben, wenn der Klimawandel stärker oder schwächer ausfällt als erwartet, und mit denen im Fall von Fehlannahmen in den Szenarien kein irreparabler Schaden entsteht. Ein Beispiel für eine No-Regret-Maßnahme ist die Schaffung eines Polders, der nicht nur dem Küstenschutz dient, sondern zugleich als Naher­ho­lungs- oder Naturschutzgebiet fungiert – und daher einen gesell­schaft­lichen oder ökolo­gischen Mehrwert hat. Der Nachteil besteht darin, dass anders als beim Konzept der statischen Robustheit der Küstenschutz nicht mit einer Maßnahme in kurzer Zeit hergestellt, sondern über längere Zeit durch ergänzende und aufein­ander aufbauende Maßnahmen immer wieder erweitert werden muss. Dafür bedarf es einer langfris­tigen und sich stetig anpassenden Planung, aber auch eines Manage­ments, das sich auf einen Zeitraum von vielen Jahrzehnten bezieht oder sogar mehr als ein ganzes Jahrhundert im Blick hat.

London geht mit gutem Beispiel voran

Das Gros der Küstenschutzmaßnahmen weltweit folgt auch heute noch dem klas­sischen Resistance-Prinzip, doch gibt es in mehreren Ländern erste Konzepte, die der Idee des Adaptive Pathways Design folgen. Ein aktuelles Beispiel ist der Schutz der Themsemündung in England. Um London vor Überschwemmungen bei Sturm­fluten zu schützen, wurde 1984 ein großes Flutsperrwerk, die Thames Barrier, fertiggestellt. Es ist mit großen beweglichen Fluttoren ausgestattet, die bei Sturmfluten geschlossen werden und verhindern sollen, dass die Hochwasserwelle London von der Seeseite her erreicht. Anfang dieses Jahrhunderts begann eine Diskussion darüber, ob dieses Sperrwerk durch ein neues und noch größeres, weiter flussabwärts in der Themse­mündung gelegenes Sperrwerk ersetzt werden sollte, weil man befürchtete, dass das alte den höher auflaufenden Sturmfluten in der Zukunft keinen aus­reich­venden Widerstand bieten wird. Die Konsequenzen für die Bewohner Londons und die zu erwartenden Schäden wären immens. Die infolge des Klimawandels und Meeres­spiegel­anstiegs angenommenen Sturmfluten könnten die Kapazitäten von Thames Barrier übersteigen. Sie würden 1,25 Millionen Menschen akut bedrohen, die in den überflutungsgefährdeten Gebieten leben und arbeiten; ferner etwa 500 000 Wohnun­gen, 40 000 gewerbliche und industrielle Objekte, wichtige Regierungs­gebäude,
400 Schulen und 16 Hospitäler.

Polder
Der Begriff „Polder“ stammt aus dem Nieder­län­dischen und bezeichnete ursprünglich ein Stück Land, das durch Deiche vor Hochwasser geschützt wird. Im Kontext des Küstenschutzes werden mit „Polder“ Flächen bezeichnet, die bei Hochwasser gezielt überflutet werden, um die Spitze einer Flutwelle zu verringern.

Küstenschutzfahrplan für die Zukunft

Der Neubau des bis zu 5 Milliarden Pfund teuren neuen Sperrwerks in der Themse wurde als alleinige Lösung abgelehnt. Stattdessen erstellten die Behörden in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern eine Art Fahrplan eines zukünftigen Küstenschutzes, der entsprechend dem Adaptive Pathways Design verschiedene Maßnahmen vorsieht, die mit fortschreitendem und beschleunigtem Meeres­spiegel­anstieg verwirklicht werden sollen. Mit dem Thames-Estuary-2100-Plan ist ein Maßnahmenkatalog entstanden, der trotz großer Unsicherheiten über die Entwicklung des Klimawandels klare Handlungsoptionen für den adäquaten Umgang mit der dann anstehenden Gefährdungslage gibt. Zudem werden die finanziellen Belastungen, die sich durch die Investitionen für einen Neubau des Sperrwerks ergäben, damit so lange wie möglich vermieden. Im Detail wurden in diesem Entwick­lungs­plan kritische Zeitpunkte ausgewiesen, zu denen künftig über geplante Maßnahmen entschieden werden soll – beziehungsweise zu denen die Maßnahmen durchgeführt sein müssen. Zudem wurde in Abstimmung mit den umliegenden Graf­schaften festgelegt, welche Maßnahmen an den verschiedenen Flussabschnitten zwischen London und der Nordsee durchgeführt werden sollen. Zu den Maßnahmen zählen in chronologischer Reihenfolge
Option 1: Klassische Schutzanlagen
  • Erhöhung bestehender Schutzanlagen (Schutzwände, Deiche etc.);
  • alte Schutzanlagen, die ersetzt werden müssen, durch höhere ersetzen;
  • neue Schutzanlagen so konstruieren, dass sie sich leicht reparieren, ersetzen oder erhöhen lassen.
Option 2: Überflutungsflächen schaffen
  • Errichtung von Poldern, wofür bereits im Mündungsgebiet der Themse vier große Gebiete festgelegt worden sind.
Option 3: Neues Sperrwerk
  • Bau eines neuen Sperrwerks, für das schon mögliche Bauplätze festgelegt und die rechtlichen Rahmenbedingungen geschaffen worden sind, sodass bei Bedarf ohne aufwendige Abstimmung schnell mit dem Bau begonnen werden kann.
Option 4: Massives Sperrwerk
  • Bau eines Sperrwerks, das im Gegensatz zu dem heutigen ständig geschlossen ist, um bei erhöhtem Meeresspiegel das Wasser permanent abzuhalten. Dieses Sperrwerk wird mit Schleusen für den Schiffsverkehr ausgestattet.

Abb. 4.19: Stahlkoloss gegen Sturmfluten: Nach den verheerenden Überschwemmungen von 1953, der sogenannten Hollandsturmflut, begann man in den Niederlanden große Teile der Flussmündungen mit Deichen und Sperrwerken zu schützen. Hier zu sehen ist das Maeslant-Sperrwerk, das einen Teil der Rheinmündung und den Hafen bei Rotterdam schützt. © mauritius images/Frans Lemmens/Alamy

4.19 > Stahlkoloss gegen Sturm­fluten: Nach den verhee­renden Überschwem­mungen von 1953, der sogenannten Holland­sturmflut, begann man in den Niederlanden große Teile der Flussmündungen mit Deichen und Sperrwerken zu schützen. Hier zu sehen ist das Maeslant-Sperrwerk, das einen Teil der Rheinmündung und den Hafen bei Rotterdam schützt.

Die Niederlande unter Druck

Weil weite Teile des Landes unter dem Meeresspiegel liegen, sind künftig die Nieder­lande und das niederländisch-belgische Grenzgebiet, das im flachen Mündungs­bereich des Flusses Schelde liegt, bedroht. Der Meeresspiegel­anstieg und die damit ausgelösten Prozesse stellen für ­diese Regionen eine doppelte Gefahr dar. Zum einen wird befürchtet, dass Deiche und Schutzbauwerke bei steigendem Meeresspiegel und entsprechend höher auflaufenden Sturmfluten überspült oder beschädigt werden. Zum anderen wird für Westeuropa erwartet, dass mit dem Klimawandel künftig die Nieder­schläge zunehmen, sodass Flüsse im Binnenland häufiger über die Ufer treten könnten. Wenn beides zusammenkommt – hohe Wasserstände vor der Küste und starke Regenfälle im Binnenland –, kann das Flusswasser nicht ins Meer ablaufen, sodass es sich im Binnenland staut.
Insgesamt leben in den tief liegenden Gebieten der Niederlande etwa 9 Millionen Menschen. Zudem konzentrieren sich hier hohe ökonomische Werte wie Infra­struk­turen und Gewerbe- und Industrie­unternehmen. Die Stadt Rotterdam zum Beispiel liegt mitsamt ihrem Hafen, dem größten Europas, schon heute durch­schnitt­lich 2 Meter unter Normalnull. Die tief liegenden Gebiete werden seit vielen Jahren durch massive Strukturen wie Deiche, Dämme oder Hoch­wasser­schutzwände gesichert. Zudem wurden seit den 1950er-Jahren Hochwasserschutzsysteme mit großen Sperrwerken errichtet, die viele ehemalige Meeresbuchten und auch die Flüsse permanent oder bei Sturmflut zur Nordsee hin abriegeln. Um dieses System für den Meeresspiegelanstieg aufzurüsten, rechnet man in den Niederlanden bis zum Jahr 2050 mit Ausgaben von bis zu 1,6 Milliarden Euro jährlich. Sollten die massiven Küstenschutzeinrichtungen trotz dieser Investitionen versagen und die Region über­flutet werden, könnten die Schäden nach derzeitigen Schätzungen eine Höhe von bis zu 3700 Milliarden Euro erreichen.

Dem Wasser Raum geben

Angesichts der enormen Kosten für den Unterhalt der Küstenschutzbauten und des enormen Risikos, das ein Versagen der Küstenschutzeinrichtungen bedeutet, geht man in den Niederlanden seit 2012 mit dem „Ruimte voor de Rivier“-Projekt (Raum für den Fluss) einen zusätzlichen Weg. Sind bis heute viele Flüsse durch Deiche und Schutzwände geradezu kanalisiert worden, so werden jetzt bis zum Projektende im Jahr 2019 mehr als 30 einzelne Maßnahmen an den niederländischen Flüssen Maas, Rhein und Waal durchgeführt, um die Hochwassergefahr zu verringern. Dazu zählen:
  • Verbreiterung von Flussbetten, damit diese mehr Wasser aufnehmen können;
  • Vertiefung von Flüssen;
  • Neubau separater Kanäle, die den Hauptstrom entlas­ten und ein wesentliches landschaftsgestalterisches Element für neue Wohngebiete sein sollen, die zeitgleich realisiert werden;
  • Rückverlegung von Deichen und Schaffung breiter Polder, um dem Hochwasser mehr Raum zu geben.
Mit diesen Maßnahmen folgt das „Ruimte voor de Rivier“-Projekt teils auch der Initia­tive „Building with Nature“ (Bauen mit der Natur), die in den vergangenen Jahren von niederländischen Küstenschutzexperten, Ingenieurbüros, Behörden und Forschern gemeinsam gestartet wurde und inzwischen in mehreren Pilotprojekten umgesetzt worden ist. „Bauen mit der Natur“ bedeutet, dass Küsten- und Hoch­wasser­schutz­maßnahmen so gestaltet werden, dass sie sich an die natürlichen Gegebenheiten anpassen und zugleich neue Flächen für die Entwicklung von Natur­räumen bieten. Ein Beispiel ist die Rückverlegung von Deichen und die Schaffung von Flutpoldern, in denen sich artenreiche Feuchtgebiete entwickeln können. Das „Bauen mit der Natur“-Prinzip ergänzt den klassischen Küstenschutz, der sich eher mit dem Prinzip „Bauen in der Natur“ beschreiben lässt. Mit diesen klassischen Maßnahmen werden starre, künstliche Strukturen in die Landschaft gesetzt, die wie ein Fremdkörper wirken und Naturräume oftmals eher zerschneiden.

Großprojekt Scheldemündung

Eines der ersten Großprojekte, das dem „Bauen mit der Natur“-Gedanken folgt, ist die Schaffung mehrerer Polder entlang der Scheldemündung auf belgischer und nieder­län­discher Seite. Dafür wird die alte Deichlinie jeweils zu einem flachen Über­flutungs­deich abgetragen und der neue Deich zurückverlegt, sodass ein Polder entsteht. Dieser wird zum Fluss hin durch den Überflutungsdeich begrenzt, der nur bei hohem Wasserstand überspült wird. Zusätzlich wird der Wasserstand im Polder durch ein im Über­flutungs­deich installiertes Siel reguliert. Der Sinn der flachen Über­flutungs­deiche besteht darin, das Wasser im Polder zurückzuhalten, damit sich dort Feucht­gebiete bilden. Insgesamt werden die Polder eine Fläche von 40 Quadrat­kilometern haben. Im Fall eines Hochwassers können sie große Wasser­mengen zusätzlich aufnehmen und das Hinterland künftig vor Überflutungen schützen.
4.20 > An der Scheldemündung werden neue Polder gebaut. Dazu wird der ehemalige Hauptdeich (A) abgetragen und zu einem Überflutungsdeich umfunktioniert. Der Wasserstand im Polder wird über ein Siel (B) reguliert, sodass sich ein Feucht­gebiet (C) bildet. Gegen hoch auflaufendes Hochwasser schützt der neue Hauptdeich (D), der weiter hinten liegt.
Abb. 4.20: An der Scheldemündung werden neue Polder gebaut. Dazu wird der ehemalige Hauptdeich (A) abgetragen und zu einem Überflutungsdeich umfunktioniert. Der Wasserstand im Polder wird über ein Siel (B) reguliert, sodass sich ein Feuchtgebiet (C) bildet. Gegen hoch auflaufendes Hochwasser schützt der neue Hauptdeich (D), der weiter hinten liegt. © Yves Adams/vildaphoto
Auf etwa 60 Prozent der Polderfläche sollen sich Feuchtgebiete natürlich entwickeln, die unter anderem als Brutgebiete für Vögel dienen werden. 2006 wurde der erste Polder angelegt. 2030 soll das Projekt abgeschlossen sein. Die Gesamtkosten betra­gen rund 600 Millionen Euro. Im Vergleich dazu wären die Hochwasserschäden, die sich ergeben würden, wenn man die Polder nicht ­baute, deutlich größer. Diese könnten sich bis zum Jahr 2100 auf bis zu 1 Milliarde Euro jährlich belaufen. >
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