Die Küste, 76 (2009), 205-224
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2. Regional differenzierte Windstauanalyse
Der meteorologische Antrieb während einer Sturmflut bildet sich in der sogenannten
Windstaukurve ab, welche die Differenz zwischen eingetretener und astronomisch voraus
berechneter Tideganglinie darstellt. Neben der lokalen Windrichtung und lokalen Windge
schwindigkeit zeigt eine Windstaukurve auch weitere Einflüsse wie den Luftdruck und seine
Schwankungen, Fernwellen, topographische Effekte und den Seegangseinfluss (Murawski,
2007).
Je größer die Windgeschwindigkeit über der Meeresoberfläche ist, desto größer ist die
Windschubspannung, die auf die Meeresoberfläche wirkt und umso stärker ist die induzierte
Bewegungsenergie, die bei auflandigen Winden eine Strömung in der oberflächennahen Was
serschicht in Richtung Küste bewirkt. Durch innere Reibung wird diese Bewegungsenergie
in die Tiefe übertragen, wobei die Geschwindigkeit mit zunehmender Wassertiefe abnimmt.
An der Küste kommt es zu einem Anstieg des Wasserstandes. Die geneigte Meeresoberfläche
führt zu einem Druckgefälle im Inneren der Wassermasse und es erfolgt eine Rückströmung
in den bodennahen Schichten. Wenn im Fall eines Sturms oder Orkans die gegen die Küste
gerichtete winderzeugte Oberflächenströmung nur unvollständig durch eine entgegenge
setzte bodennahe Kompensationsströmung ausgeglichen werden kann, kommt es zu einem
erheblichen Windstau.
Die Windschubspannung t bestimmt sich aus der Luftdichte p a , einem dimensionslosem
Reibungskoeffizienten c D und dem Quadrat der horizontalen Windgeschwindigkeit W zu
T=P„c D W^ (1)
Dabei kann der Reibungskoeffizient nach dem Ansatz von Smith et ah, (1975) mit
c D = (0,63 + 0,066 W) 10- 3 (2)
ermittelt werden. Dieser Ansatz ist mit Daten im Bereich von 3 m/s bis 22 m/s durch Mess
daten belegt, eine Extrapolation des Ansatzes bis zu einer Windgeschwindigkeit von 26 m/s
ist jedoch akzeptiert (Jensen et ah, 2006).
2.1 Datenbasis
Für diese Untersuchung stehen stündliche Winddaten von fünf Stationen des Deutschen
Wetterdiensts (DWD), Tidescheitelwerte von insgesamt 18 Pegeln des Landesbetriebes für
Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein (LKN-SH) und der
Wasser- und Schifffahrtsämter (WSA) des Bundes sowie die zugehörigen Gezeitenvorausbe
rechnungen vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) zur Verfügung
(Abb. 2). Um die Ergebnisse nicht durch einen signifikanten Trend (Jensen et ab, 2007) in
den Zeitreihen der Tidescheitelwerte zu verfälschen, wird die verwendete Datenbasis auf den
Zeitraum vom 1. Januar 1990 bis 31. Dezember 2005 begrenzt.