Küstenüberschwemmungen - Coastal flooding

Küstenüberschwemmungen während des Hurrikans Lili 2002 auf der Route 1 in Louisiana

Küstenüberschwemmungen treten normalerweise auf, wenn trockenes und tief liegendes Land von Meerwasser überflutet wird . Die Reichweite einer Küstenüberschwemmung ergibt sich aus der Höhe des Hochwassers , das ins Landesinnere eindringt, das durch die Topographie des dem Hochwasser ausgesetzten Küstenlandes gesteuert wird . Die Modellierung von Hochwasserschäden war auf lokale, regionale oder nationale Maßstäbe beschränkt. Mit dem Klimawandel und einer Zunahme der Bevölkerungszahlen haben sich jedoch Hochwasserereignisse verstärkt und ein globales Interesse an der Erforschung verschiedener Methoden mit räumlicher und zeitlicher Dynamik erforderlich gemacht.

Das Meerwasser kann das Land über verschiedene Wege überfluten: direkte Überflutung, Überschreiten einer Barriere, Durchbrechen einer Barriere.

Küstenüberschwemmungen sind größtenteils ein natürliches Ereignis, jedoch kann der menschliche Einfluss auf die Küstenumwelt Küstenüberschwemmungen verschlimmern. Die Entnahme von Wasser aus Grundwasserreservoirs in der Küstenzone kann zu Bodensenkungen führen und damit die Überschwemmungsgefahr erhöhen. Entlang der Küste angelegte Schutzbauten wie Deichswände verändern die natürlichen Prozesse des Strandes, was oft zu Erosion an angrenzenden Küstenabschnitten führt, was auch das Risiko von Überschwemmungen erhöht. Darüber hinaus werden der Anstieg des Meeresspiegels und extreme Wetterbedingungen aufgrund des Klimawandels die Intensität und das Ausmaß der Küstenüberschwemmungen erhöhen, von denen Hunderte Millionen Menschen betroffen sind.

Typen

Das Meerwasser kann das Land über verschiedene Wege überfluten:

  • Direkte Überflutung – wenn die Meereshöhe die Höhe des Landes überschreitet, oft wenn Wellen keine natürliche Barriere wie eine Düne aufgebaut haben
  • Überlaufen einer Barriere – Die Barriere kann natürlich oder von Menschenhand geschaffen sein, und ein Überlaufen tritt aufgrund von Quellbedingungen bei Stürmen oder Flut auf, oft an offenen Küstenabschnitten. Die Höhe der Wellen übersteigt die Höhe der Barriere und Wasser fließt über die Barriere, um das dahinterliegende Land zu überfluten. Rage in hohen führen Geschwindigkeitsströme , die erheblichen Mengen der Landoberfläche erodieren kann , die Verteidigungsstrukturen untergraben kann.
  • Durchbrechen einer Barriere – auch hier kann die Barriere natürlich (Sanddüne) oder von Menschenhand geschaffen (Meereswall) sein, und das Durchbrechen tritt an offenen Küsten auf, die großen Wellen ausgesetzt sind. Eine Verletzung tritt auf, wenn die Barriere durch Wellen durchbrochen oder zerstört wird, wodurch sich das Meerwasser ins Landesinnere ausdehnen und die Gebiete überfluten kann

Ursachen

Küstenüberschwemmungen können verschiedene Ursachen haben, darunter Sturmfluten durch Stürme wie Hurrikane und tropische Wirbelstürme , steigende Meeresspiegel aufgrund des Klimawandels und Tsunamis .

Sturmflut von Hurrikan Carol 1954

Stürme und Sturmfluten

Stürme , einschließlich Hurrikane und tropische Wirbelstürme , können Überschwemmungen durch Sturmfluten verursachen, bei denen es sich um Wellen handelt, die deutlich größer als normal sind. Wenn ein Sturmereignis mit der astronomischen Flut zusammenfällt , kann es zu großflächigen Überschwemmungen kommen. Sturmfluten beinhalten drei Prozesse:

  1. Wind-Setup
  2. barometrisches Setup
  3. Wave-Setup

Wind, der auf Land weht (vom Meer in Richtung Land), kann dazu führen, dass sich das Wasser gegen die Küste staut; Dies wird als Wind-Setup bezeichnet. Ein niedriger atmosphärischer Druck ist mit Sturmsystemen verbunden und neigt dazu, den Meeresspiegel an der Oberfläche zu erhöhen; Dies ist ein barometrisches Setup. Schließlich führt eine erhöhte Wellenbrecherhöhe zu einem höheren Wasserstand in der Brandungszone , dem Wellenaufbau . Diese drei Prozesse wirken zusammen, um Wellen zu erzeugen, die natürliche und künstliche Küstenschutzstrukturen überragen und so das Meerwasser weiter landeinwärts als normal durchdringen können.

Meeresspiegel steigt

Satellitenbeobachtungen des Meeresspiegelanstiegs seit 1993 (NASA)
Vom Anstieg des Meeresspiegels bedrohte Großstädte. Den angegebenen Städten droht sogar ein geringer Meeresspiegelanstieg (von 1,6 Fuß/49 cm) gegenüber dem Niveau von 2010. Selbst moderate Prognosen deuten darauf hin, dass ein solcher Anstieg bis 2060 eingetreten sein wird.

Der Weltklimarat (IPCC) schätzt den globalen Anstieg des Meeresspiegels von 1990 bis 2100 auf neun bis achtundachtzig Zentimeter. Es wird auch vorhergesagt, dass mit dem Klimawandel die Intensität und Häufigkeit von Sturmereignissen wie Hurrikanen zunehmen wird . Dies deutet darauf hin, dass Küstenüberschwemmungen durch Sturmfluten mit dem Anstieg des Meeresspiegels häufiger werden.

Allein ein Anstieg des Meeresspiegels droht mit zunehmender Überschwemmung und dauerhafter Überschwemmung tiefliegender Gebiete, da der Meeresspiegel die Landhöhe einfach überschreiten kann. Dies deutet daher darauf hin, dass Küstenüberschwemmungen im Zusammenhang mit dem Anstieg des Meeresspiegels in den nächsten 100 Jahren zu einem bedeutenden Problem werden werden, insbesondere da die menschliche Bevölkerung weiter wächst und die Küstenzone besiedelt.

Überschwemmung an sonnigen Tagen

17. Oktober 2016 Gezeitenfluten an einem sonnigen Tag während der "Königsfluten" in Brickell , Miami , die bei 4 ft MLLW ihren Höhepunkt erreichten.

Gezeitenfluten , auch Sonnentagefluten oder Störfluten genannt, sind die vorübergehenden Überschwemmungen tief gelegener Gebiete, insbesondere von Straßen, bei außergewöhnlichen Hochwasserereignissen , wie bei Voll- und Neumond . Die höchsten Gezeiten des Jahres können als King Tide bezeichnet werden , wobei der Monat je nach Standort variiert. Überschwemmungen dieser Art stellen in der Regel kein hohes Risiko für Eigentum oder die menschliche Sicherheit dar, belasten aber die Küsteninfrastruktur in tief liegenden Gebieten zusätzlich.

Diese Art von Überschwemmungen kommt in Städten und anderen von Menschen besetzten Küstengebieten immer häufiger vor, da der Meeresspiegelanstieg im Zusammenhang mit dem Klimawandel und andere vom Menschen verursachte Umweltauswirkungen wie Küstenerosion und Landsenkungen die Anfälligkeit der Infrastruktur erhöhen . Regionen, die mit diesen Problemen konfrontiert sind, können Küstenmanagementpraktiken anwenden, um die Auswirkungen in einigen Gebieten abzumildern, aber zunehmend können sich diese Arten von Überschwemmungen zu Küstenüberschwemmungen entwickeln, die einen kontrollierten Rückzug erfordern , oder andere umfassendere Praktiken zur Anpassung an den Klimawandel sind für gefährdete Gebiete erforderlich.

Das letzte verbliebene Haus auf Holland Island , das in den 2010er Jahren einstürzte und abgerissen wurde, als Erosion und Gezeiten das Fundament erreichten.

Tsunami

Küstengebiete können durch Tsunamiwellen, die sich durch den Ozean ausbreiten, als Folge der Verdrängung eines bedeutenden Gewässers durch Erdbeben , Erdrutsche , Vulkanausbrüche und Gletscherkalbungen erheblich überflutet werden. Es gibt auch Hinweise darauf, dass in der Vergangenheit erhebliche Tsunamis durch Meteoriteneinschläge in den Ozean verursacht wurden. Tsunami-Wellen sind aufgrund der Geschwindigkeit der sich nähernden Wellen, der Höhe der Wellen, wenn sie das Land erreichen, und der Trümmer, die das Wasser beim Überfließen mitnimmt, so zerstörerisch, dass sie weiteren Schaden anrichten können.

Je nach Ausmaß der Tsunami-Wellen und Überschwemmungen kann es zu schweren Verletzungen kommen, die Vorsorgemaßnahmen erfordern, die überwältigende Folgen verhindern. Es wurde berichtet, dass mehr als 200.000 Menschen bei dem Erdbeben und dem darauffolgenden Tsunami, der den Indischen Ozean am 26. Dezember 2004 traf, getötet wurden. Ganz zu schweigen davon, dass mehrere Krankheiten auf Überschwemmungen zurückzuführen sind, die von Bluthochdruck bis hin zu chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen reichen.

Schadensbegrenzung

Die Reduzierung des globalen Meeresspiegelanstiegs gilt als ein Weg, um erhebliche Überschwemmungen von Küstengebieten heute und in Zukunft zu verhindern. Dies könnte durch eine weitere Reduzierung der Treibhausgasemissionen minimiert werden . Aber selbst wenn signifikante Emissionsminderungen erreicht werden, gibt es bereits ein erhebliches Engagement für den Meeresspiegelanstieg in der Zukunft. Internationale Klimaschutzpolitiken wie das Kyoto-Protokoll zielen darauf ab, die zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels , einschließlich des Anstiegs des Meeresspiegels , abzumildern .

Darüber hinaus werden Sofortmaßnahmen von technischen und natürlichen Schutzmaßnahmen ergriffen, um Überschwemmungen an der Küste zu verhindern.

Ausgereifte Verteidigungsanlagen

Buhnen sind technische Konstruktionen, die die Erosion des Strandes verhindern sollen

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten , in denen Menschen versuchen , die Überflutung von Küstengebieten zu verhindern, in der Regel durch so genannte harte Kunstbauten wie Hochwassersperren , Deiche und Dämme . Diese Panzerung der Küste ist typisch für den Schutz von Städten, die sich bis zum Strand entwickelt haben. Die Verbesserung der Ablagerungsprozesse entlang der Küste kann auch dazu beitragen, Küstenüberschwemmungen zu verhindern. Strukturen wie Buhnen , Wellenbrecher und künstliche Landzungen fördern die Ablagerung von Sedimenten am Strand und helfen so, Sturmwellen und Wellen abzufedern, da die Wellenenergie für die Bewegung der Sedimente am Strand und nicht für die Bewegung des Wassers im Landesinneren verwendet wird.

Natürliche Abwehrkräfte

Mangroven sind eines der natürlichen Verteidigungssysteme der Küsten gegen Sturmfluten und Überschwemmungen. Ihre hohe Biomasse sowohl über als auch unter Wasser kann dazu beitragen, Wellenenergie abzuleiten.

Die Küste bietet natürliche Schutzstrukturen zum Schutz vor Küstenüberschwemmungen. Dazu gehören physikalische Besonderheiten wie Kiesbänke und Sanddünensysteme , aber auch Ökosysteme wie Salzwiesen und Mangrovenwälder haben eine Pufferfunktion. Mangroven und Feuchtgebiete werden oft als erheblichen Schutz vor Sturmwellen, Tsunamis und Küstenerosion angesehen, da sie die Wellenenergie dämpfen. Um die Küstenzone vor Überschwemmungen zu schützen, sollten daher die natürlichen Verteidigungsanlagen geschützt und erhalten werden.

Antworten

Da Überschwemmungen an der Küste normalerweise ein natürlicher Prozess sind, ist es von Natur aus schwierig, das Auftreten von Überschwemmungen zu verhindern. Wenn menschliche Systeme von Überschwemmungen betroffen sind, ist eine Anpassung an die Funktionsweise dieses Systems an der Küste durch Verhaltens- und institutionelle Veränderungen erforderlich. Diese Veränderungen sind die sogenannten nicht-strukturellen Mechanismen der Reaktion auf Küstenhochwasser.

Bauvorschriften , Gefahrenzonen für Küstengebiete , Stadtentwicklungsplanung, Risikostreuung durch Versicherungen und die Sensibilisierung der Öffentlichkeit sind einige Möglichkeiten, dies zu erreichen. Die Anpassung an das Hochwasserrisiko kann die beste Option sein, wenn die Kosten für den Bau von Verteidigungsanlagen die Vorteile überwiegen oder wenn die natürlichen Prozesse in diesem Küstenabschnitt zu seinem natürlichen Charakter und seiner Attraktivität beitragen.

Eine extremere und oft schwer zu akzeptierende Reaktion auf Küstenüberschwemmungen ist die Aufgabe des überschwemmungsgefährdeten Gebiets (auch als verwalteter Rückzug bekannt ). Dies wirft jedoch die Frage auf, wohin die betroffenen Menschen und die betroffene Infrastruktur gehen würden und welche Art von Entschädigung gezahlt werden sollte/könnte.

Soziale und wirtschaftliche Auswirkungen

Die Küstenzone (das Gebiet sowohl innerhalb von 100 Kilometern Entfernung von der Küste als auch 100 Meter über dem Meeresspiegel) beherbergt einen großen und wachsenden Anteil der Weltbevölkerung. Über 50 Prozent der Weltbevölkerung und 65 Prozent der Städte mit mehr als fünf Millionen Einwohnern befinden sich in der Küstenzone. Neben der erheblichen Anzahl von Menschen, die von Überschwemmungen an der Küste bedroht sind, erwirtschaften diese urbanen Küstenzentren einen beträchtlichen Teil des globalen Bruttoinlandsprodukts (BIP).

Das Leben von Menschen, Wohnungen, Unternehmen und städtische Infrastrukturen wie Straßen, Eisenbahnen und Industrieanlagen sind von Küstenüberschwemmungen mit massiven potenziellen sozialen und wirtschaftlichen Kosten bedroht. Die jüngsten Erdbeben und der Tsunami in Indonesien im Jahr 2004 und in Japan im März 2011 verdeutlichen die Verheerungen, die Küstenüberschwemmungen anrichten können. Indirekte wirtschaftliche Kosten können entstehen, wenn wirtschaftlich bedeutende Sandstrände erodiert werden, was zu einem Verlust des Tourismus in Gebieten führt, die von der Attraktivität dieser Strände abhängig sind.

Top-Katastrophen durch Tote im Jahr 2004

Top-Katastrophen nach Todesfällen im Jahr 2004
Rang Katastrophe Monat Land Anzahl der Todesfälle
1 26. Dezember Tsunami Dezember 12 Länder 226,408
2 Hurrikan Jeanne September Haiti 2.754
3 Flut Mai Juni Haiti 2.665
4 Taifun Winnie November Philippinen 1.619
5 Flut Juni August Indien 900
6 Flut Juni August Bangladesch 730
7 Flut Mai Juni Dominikanische Republik 688
8 Dengue-Epidemie Januar/April Indonesien 658
9 Erdbeben Februar Marokko 628
10 Meningitis-Epidemie Januar März Burkina Faso 527
11 Zyklon Galifo März Madagaskar 363

Umwelteinflüsse

Küstenhochwasser kann eine Vielzahl von Umweltauswirkungen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen haben. Flooding kann Küsten Lebensräume wie Küsten zerstören Feuchtgebieten und Flussmündungen und Dünensysteme erodieren kann. Diese Orte zeichnen sich durch ihre hohe biologische Vielfalt aus, daher können Küstenüberschwemmungen zu einem erheblichen Verlust der biologischen Vielfalt und möglicherweise zum Aussterben von Arten führen . Darüber hinaus sind diese Küstenmerkmale das natürliche Puffersystem der Küste gegen Sturmwellen; ständige Überschwemmungen an der Küste und der Anstieg des Meeresspiegels können dazu führen, dass dieser natürliche Schutz verringert wird, sodass Wellen über größere Entfernungen ins Landesinnere eindringen können, was die Erosion verschlimmert und Küstenüberschwemmungen fördert.

Eine längere Überschwemmung des Meerwassers nach Überschwemmungen kann auch eine Versalzung landwirtschaftlich produktiver Böden und damit einen langfristigen Produktivitätsverlust zur Folge haben. Lebensmittelkulturen und Wald können vollständig durch seine Versalzung von Böden oder vernichtet durch die Bewegung von Wassermassen abgetötet. Auch Süßwasserkörper an der Küste, einschließlich Seen , Lagunen und küstennahe Süßwasser- Aquifere, können vom Eindringen von Salzwasser betroffen sein . Dadurch können diese Gewässer als Lebensraum für Süßwasserorganismen und Trinkwasserquellen für Städte zerstört werden.

Beispiele

The Thames Barrier bietet Hochwasserschutz für London, UK
Erhebliche Überschwemmungen in New Orleans infolge des Hurrikans Katrina und des Versagens der Hochwasserschutzsysteme der Stadt

Beispiele für bestehende Überschwemmungsprobleme an der Küste sind:

  • Hochwasserschutz in den Niederlanden
  • Überschwemmungen in Bangladesch
  • Die Thames Barrier ist eine der größten Flutbarrieren der Welt und dient dem Schutz Londons vor Überschwemmungen bei außergewöhnlich hohen Gezeiten und Sturmfluten. Die Barriere kann bei Flut angehoben werden, um zu verhindern, dass das Meerwasser London überschwemmt, und kann abgesenkt werden, um Regenwasserabfluss aus dem Einzugsgebiet der Themse freizugeben.
  • Überschwemmungen der tief liegenden Küstenzone South Canterbury Plains in Neuseeland können zu anhaltenden Überschwemmungen führen, die die Produktivität der betroffenen Weidelandwirtschaft für mehrere Jahre beeinträchtigen können .

Hurrikan Katrina in New Orleans

Hurrikan Katrina traf als Wirbelsturm der Kategorie 3 auf der Saffir-Simpson-Hurrikan-Windskala auf Land , was darauf hindeutet, dass es sich nur um einen Sturm mit mittlerer Stärke handelt . Die katastrophalen Schäden durch die großflächigen Überschwemmungen waren jedoch das Ergebnis der höchsten registrierten Sturmfluten in Nordamerika . Mehrere Tage vor dem Anlanden von Katrina wurde der Wellenaufbau durch die anhaltenden Winde der zyklonischen Rotation des Systems erzeugt. Dieser lange Wellenaufbau in Verbindung mit dem sehr niedrigen zentralen Druckniveau führte zu massiven Sturmfluten. Sturmfluten überschwemmten und durchbrachen die Deiche und Überschwemmungsmauern, die die Stadt vor Überschwemmungen schützen sollten. Leider ist New Orleans aufgrund einer Reihe von Faktoren von Natur aus anfällig für Küstenüberschwemmungen. Erstens liegt ein Großteil von New Orleans unter dem Meeresspiegel und grenzt an den Mississippi, daher ist der Schutz vor Überschwemmungen sowohl vom Meer als auch vom Fluss abhängig von technischen Strukturen. Landnutzungsänderungen und Änderungen der natürlichen Systeme im Mississippi haben die natürlichen Verteidigungsanlagen der Stadt weniger effektiv gemacht. Der Verlust von Feuchtgebieten wurde seit 1930 auf etwa 1.900 Quadratmeilen (4.920 Quadratkilometer) geschätzt. Dies ist eine beträchtliche Menge, da schätzungsweise vier Meilen Feuchtgebiet die Höhe einer Sturmflut um einen Fuß (30 Zentimeter) reduzieren .

Ein Dorf in der Nähe der Küste von Sumatra liegt am 2. Januar 2005 nach dem verheerenden Tsunami am zweiten Weihnachtsfeiertag 2004 in Schutt und Asche

Tsunamis im Zusammenhang mit Erdbeben in Indonesien und Japan

Erdbeben und Tsunami im Indischen Ozean 2004 : Ein Erdbeben der Stärke 9,0 vor der Küste von Sumatra , Indonesien , verursachte die Ausbreitung eines massiven Tsunamis im gesamten Indischen Ozean . Dieser Tsunami verursachte erhebliche Verluste an Menschenleben, schätzungsweise 280.000 – 300.000 Menschen wurden gemeldet und verursachte in Dörfern, Städten und Städten sowie der physischen Umwelt erhebliche Schäden. Zu den zerstörten oder beschädigten natürlichen Strukturen und Lebensräumen gehören Korallenriffe , Mangroven, Strände und Seegraswiesen. Auch das jüngste Erdbeben und Tsunami in Japan im März 2011 ( 2011 Tōhoku Erdbeben und Tsunami ) zeigt deutlich die zerstörerische Kraft von Tsunamis und die Wirren der Küstenüberschwemmungen.

Zukunftsforschung

Zukünftiger Forschungsbedarf besteht zu:

  • Managementstrategien zum Umgang mit der Zwangsaufgabe von Küstensiedlungen
  • Quantifizierung der Wirksamkeit natürlicher Puffersysteme wie Mangroven gegen Küstenüberschwemmungen
  • Besseres Konstruktionsdesign und bessere Verfahren oder alternative Minderungsstrategien zum Engineering

Siehe auch

Verweise

Quellen

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Externe Links