Modellierung von Schwebstofftransporten in Nordsee und Ostsee
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Das 3. Bild zeigt die Situation am 06.02.2000 00:00 Uhr am Ende der Simulation nach 12
Tagen. Die Wolke wurde zwischenzeitlich auf Höhe des Hörnumer Beckens in zwei Teile
getrennt. Der Kern des nördlichen Teils liegt vor der Küste der Mitte von Sylt, der Kern des
südlichen Teils etwa 10 Seemeilen süd-südwestlich von Amrum. In beiden Teilen liegt das
Konzentrationsmaximum bei ca. 18 mg/l.
5 Zusammenfassung
Das erweiterte Transportmodell des BSH ermöglicht es, die vertikale und horizontale SPM
Verteilung von 3 typischen Fraktionen in Abhängigkeit von Seegangs- und Strömungs
dynamik zu berechnen.
Die numerische Beschreibung der physikalischen Austauschprozesse durch Erosion, Sedi
mentation, Resuspension, Bioturbation und Diffusion entstammt in den Grundzügen einem
quasi-3D Modell. Dabei mussten die dort verwendeten analytischen vertikalen Verteilungs
profile ersetzt bzw. ergänzt werden durch Gleichungen mit einer expliziten Tiefenabhängig
keit.
Die Berechnungsergebnisse des Transportmodells hängen zudem wesentlich von der An
fangsverteilung des Schwebstoffs im Bodensediment ab. Dazu wurden digitale Verteilungs-
Datensätze des prozentualen Anteils des Schwebstoffs für die Nord- und Ostsee erstellt. Die
Datenlage erlaubte eine erfolgreiche Bearbeitung in dem Gebiet der Nordsee, insbesondere
der Deutschen Bucht. Im Ostseeraum östlich von Bornholm lagen keine Daten vor.
Obwohl die SPM-Mengen durch Flusseinträge nur einen geringen Anteil des Gesamt-
Budgets ausmachen, sind sie jedoch wichtig zum Beispiel für die Berechnungen von
Schwebstoffausbreitungen mit dem küstenparallelen Strom in angrenzende Watt-Gebiete.
Insgesamt konnten die SPM Einträge von 51 der 79 Flüsse bestimmt werden, die im Modell
berücksichtigt werden. Die Angaben zu den restlichen wurden den Wasserdurchflussmengen
entsprechend geschätzt.
Ähnliches gilt für die bekannte Gesamtmenge des Schwebstoffs, die durch Erosion an den
Englischen Kliffs dem Modell zugeführt wird. Diese Erosion wurde mit Hilfe einer Seegangs
statistik zeitlich variabel in Abhängigkeit des lokalen Seegangs gestaltet.
Szenarienrechnungen und Modellierungen längerer Zeiträume von mehreren Wochen bis
Monaten ergaben, dass z.B. die aus Beobachtungen bekannten Muster der SPM-Ober-
flächenverteilung wiedergegeben werden.
Die Validierung des Modells durch Vergleich mit Messdaten ergab, dass generell die Modell
ergebnisse gut mit den Messwerten übereinstimmen. So werden die maximalen SPM-
Konzentrationen der Bodenschicht an einem Rechenpunkt bei Helgoland bei stürmischen
Wetterlagen sehr gut wiedergegeben, während bei ruhigen Wetterverhältnissen die Konzent
rationen geringfügig überschätzt werden. Die Konzentrationsschwankungen im Modell wer
den bei Sturmereignissen etwas unterschätzt. Näher untersucht werden muss noch der im
Vergleich zu der Mess-Zeitreihe verzögerte Anstieg und Abfall der berechneten Konzentrati
onen.