GIS-gestützte Analysen und dynamische 3D-Visualisierungen der morphologischen Entwicklung schleswig-holsteinischer Tidebecken Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel vorgelegt von Petra Witez Kiel 2002 ___________________________________________________________________________ Referent/in:........................................................................................................... Korreferent/in: ..................................................................................................... Tag der mündlichen Prüfung: ............................................................................. Zum Druck genehmigt: Kiel, .............................................................................. Inhaltsverzeichnis - I - ___________________________________________________________________________ Inhaltsverzeichnis 1. EINLEITUNG................................................................................................................................................... 1 2. CHARAKTERISIERUNG DES SCHLESWIG-HOLSTEINISCHEN WATTENMEERES .................... 4 2.1 GENESE ......................................................................................................................................................... 6 2.2 SYSTEMARE GLIEDERUNG........................................................................................................................... 10 2.3 MORPHODYNAMISCHE EINHEITEN .............................................................................................................. 12 2.4 HYDRODYNAMIK IM WATTENMEER ............................................................................................................ 18 3. KÜSTENSCHUTZ IN SCHLESWIG-HOLSTEIN..................................................................................... 24 3.1 MAßNAHMEN DES KÜSTENSCHUTZES.......................................................................................................... 26 3.1.1 Vorland............................................................................................................................................... 26 3.1.2 Lahnungen, Grüppen.......................................................................................................................... 36 3.1.3 Buhnen und Deckwerke ...................................................................................................................... 39 3.1.4 Sandaufspülungen und Baggerungen ................................................................................................. 42 3.1.5 Ästuarsperrwerk ................................................................................................................................. 44 3.1.6 Rückdeichungen.................................................................................................................................. 46 3.1.7 Vordeichungen.................................................................................................................................... 50 3.1.8 Verbindungsdamm.............................................................................................................................. 53 4. DATENGRUNDLAGE UND DATENQUALITÄT ..................................................................................... 55 4.1 VERMESSUNGSMETHODEN .......................................................................................................................... 55 4.2 KARTENWERKE ........................................................................................................................................... 57 4.3 DIGITALE GELÄNDEMODELLE ..................................................................................................................... 59 4.4 DATENQUALITÄT ........................................................................................................................................ 63 4.5 METADATEN ............................................................................................................................................... 66 5. METHODIK.................................................................................................................................................... 69 5.1 BECKENPARAMETER ................................................................................................................................... 69 5.2 HAUPTKOMPONENTENANALYSE.................................................................................................................. 71 5.3 HIERARCHISCHE CLUSTERANALYSE............................................................................................................ 75 6. EMPIRISCHE AUSWERTUNGEN ............................................................................................................. 77 6.1 PIEP............................................................................................................................................................. 77 6.1.1 Wöhrdener Loch ................................................................................................................................. 81 6.1.2 Kronenloch ......................................................................................................................................... 85 6.1.3 Sommerkoog-Steertloch...................................................................................................................... 88 6.2 NORDERHEVER-HEVERSTROM .................................................................................................................... 93 6.2.1 Seegattbereich des Norderhever-Heverstrom..................................................................................... 97 6.2.2 Seegattbereich des Norderheverstroms ............................................................................................ 100 6.2.3 Westlicher Heverstrom ..................................................................................................................... 102 6.2.4 Östlicher Heverstrom ....................................................................................................................... 105 6.2.5 Holmer Fähre ................................................................................................................................... 107 6.2.6 Strandley........................................................................................................................................... 110 6.3 HOOGELOCH.............................................................................................................................................. 113 6.4 FAZIT ........................................................................................................................................................ 116 Inhaltsverzeichnis - II - ___________________________________________________________________________ 7. RELATIONEN UND SZENARIEN EINES MEERESSPIEGELANSTIEGS ........................................ 118 7.1 RELATIONEN ............................................................................................................................................. 118 7.2 SZENARIEN AUF BASIS DER AC- ZU P-BEZIEHUNG .................................................................................... 126 7.2.1 Norderhever-Heverstrom.................................................................................................................. 126 7.2.2 Hoogeloch......................................................................................................................................... 128 7.2.3 Piep................................................................................................................................................... 130 7.3 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG ...................................................................................................... 132 8. SZENARIOBERECHNUNG MIT ANPASSUNG DER MORPHOLOGIE ........................................... 134 8.1 HOCHRECHNUNG FÜR DIE PIEP.................................................................................................................. 136 8.2 HOCHRECHNUNG FÜR DEN NORDERHEVER-HEVERSTROM ........................................................................ 139 8.3 HOCHRECHNUNG FÜR DAS HOOGELOCH ................................................................................................... 142 8.4 FAZIT ........................................................................................................................................................ 144 9. 3D-VISUALISIERUNG UND ANIMATION DER ZEITLICHEN ENTWICKLUNG AUSGEWÄHLTER TIDEBECKEN.........................................................................................................145 9.1 VISUALISIERUNG....................................................................................................................................... 147 9.2 ANIMATION ............................................................................................................................................... 148 9.3 ANIMATIONSPROZESS UND -ERSTELLUNG ................................................................................................. 150 9.4 VRML ...................................................................................................................................................... 156 9.5 INTERPRETATION DER ANIMATIONSERGEBNISSE......................................................................................