Fröhle, PeterPeterFröhle11408544370000-0002-3903-7973Dreier, NormanNormanDreier2025-06-162025-06-162025Hamburger Wasserbau-Schriften 29: (2025)https://hdl.handle.net/11420/53755Für die Weiterentwicklung und Optimierung von Konzepten und Methoden zur Anpassung an den Klimawandel im Küstenschutz werden Informationen über mögliche klimawandelbedingte Veränderungen der hydrodynamischen Eingangsgrößen, insbesondere der lokalen Wasserstände und des lokalen Seegangs, benötigt, da diese zu den wichtigsten Eingangsgrößen für die Planung und Bemessung von Küstenschutzbauwerken zählen. Die Arbeit leistet hierzu einen Beitrag durch die Entwicklung und Anwendung einer Methodik auf der Basis verschiedener Ensembles regionaler Klimaprojektionen zur räumlichen und zeitlichen Quantifizierung möglicher langfristiger klimawandelbedingter Veränderungen des lokalen Seegangs entlang der deutschen Ostseeküste für mittlere Verhältnisse und extreme Ereignisse sowie zur Abschätzung der Ensemblebandbreite (Unsicherheit) ausgewählter Klimaszenarien in Kombination mit Untersuchungen zur statistischen Signifikanz der Veränderungen. Darüber hinaus wurden mögliche Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs und klimawandelbedingter Veränderungen der Seegangsverhältnisse auf die resultierenden Bauwerksbelastungen szenarienbasiert und exemplarisch für typische Küstenschutzbauwerke untersucht und bewertet. Die Arbeiten basieren auf innovativen Methoden wie (i) der Nutzung von Ensembles räumlich und zeitlich hoch aufgelöster regionaler Klimaprojektionen zur erweiterten Analyse und Bewertung klimawandelbedingter Veränderungen des lokalen Seegangs sowie (ii) der Entwicklung und Anwendung einer Methode zur Seegangsberechnung (Hybridverfahren), die Langzeitberechnungen und die Bewertung von Unsicherheiten auf der Basis von Klimaprojektionsensembles derzeit überhaupt erst ermöglicht. Die entwickelte Methodik wurde zur Berechnung des lokalen Seegangs im Bereich der süd-westlichen Ostsee als Anwendungsfall eingesetzt, ist aber prinzipiell auch auf andere halbgeschlossene regionale Binnenmeere übertragbar, in denen der Seegang neben der Topographie im Wesentlichen durch das lokale Windfeld und nur wenig durch Dünungseffekte und nicht durch starke Strömungen beeinflusst wird. Für die betrachteten Klimaprojektionsensembles und mittlere Verhältnisse wurden z.B. an westwindexponierten Standorten überwiegend statisch signifikante Zunahmen der Windgeschwindigkeit, der signifikanten Wellenhöhe und der mittleren Wellenperiode sowie Änderungen der mittleren Wind- und Wellenanlaufrichtungen zu westlicheren Richtungen hin festgestellt. Für extreme Ereignisse wurde dagegen kein eindeutiges (konsistentes) Signal und kein einheitlicher Trend gefunden. Insgesamt sind die Veränderungen durch eine hohe räumliche, zwischenjährliche und saisonale Variabilität gekennzeichnet und stellen einen Ausschnitt aus der gesamten Bandbreite möglicher zukünftiger Veränderungen des lokalen Seegangs dar. Weiterhin wurde aufgezeigt, dass ohne Anpassung der Bauwerke und bei ungünstiger morphologischer Entwicklung durch den Meeresspiegelanstieg sowie durch klimawandelbedingte Veränderungen der Seegangsrandbedingungen sowohl die Seegangsbelastungen als auch die seegangsinduzierten Belastungen der Bauwerke sowie mögliche Schäden zunehmen und die funktionelle Wirksamkeit und die strukturelle Sicherheit der Bauwerke abnehmen.For the further development and optimization of concepts and methods for climate change adaptation in coastal protection, information on possible changes of hydrodynamic input variables, in particular local water levels and local waves, is needed, since these are among the most important input variables for the planning and design of coastal protection structures. The work contributes to this by developing and applying a methodology, based on different ensembles of regional climate projections, for the spatial and temporal quantification of possible long-term climate change-induced changes of local wave conditions along the German Baltic Sea coast for average conditions and extreme events, as well as for the estimation of the ensemble bandwidth (uncertainty) of selected climate scenarios in combination with analyses of the statistical significance of the changes. In addition, the effects of sea level rise and changes in local wave conditions due to climate change on the resulting structural loads were analyzed and evaluated using scenarios and typical coastal protection structures. The work is based on innovative methods such as (i) the use of ensembles of regional climate projections with high spatial and temporal resolution for the extended analysis and assessment of climate change induced changes of local wave conditions and (ii) the development and application of a hybrid method for sea state calculation, which is currently the only one that allows long-term calculations and the uncertainty assessment based on climate projection ensembles. The developed methodology has been used to calculate the local sea state in the area of the southwestern Baltic Sea as an application case, but can in principle also be applied to other semi-enclosed regional inland seas, where the sea state is mainly influenced by the local wind field and only to a small extent by swell effects and not by strong currents. For example, for the climate projection ensembles and mean conditions considered, statistically significant increases in wind speed, significant wave height and mean wave period, as well as changes in mean wind and wave directions toward more westerly directions, were observed predominantly at sites exposed to westerly winds. In contrast, no clear (consistent) signal or uniform trend was found for extreme events. Overall, the changes are characterized by high spatial, interannual and seasonal variability, and represent a subset of the full range of possible future changes in local sea state. It was also shown that without adaptation of the structures and in the case of unfavorable morphological development due to sea level rise and climate change induced changes in the wave boundary conditions, both the local wave conditions and the wave induced loads on the structures as well as possible damage will increase and the functional effectiveness and structural safety will decrease.dehttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Climate change scenarios | high resolution regional climate projections | wind waves | wave induced loads | coastal protection structures | dune erosionNatural Sciences and Mathematics::551: Geology, Hydrology MeteorologyTechnology::627: Hydraulic EngineeringTechnology::620: Engineering::620.1: Engineering Mechanics and Materials ScienceDoctoral Thesishttps://doi.org/10.15480/882.1454910.15480/882.14549Jacob, DanielaDanielaJacobOther