Analyse historischer und Projektion möglicher zukünftiger Eisvorkommen am Nord-Ostsee-Kanal

Abstract

Der vorliegende Bericht ermöglicht einen systematischen Über- und Einblick in den Aspekt der Eisvorkommen bzw. der eisbedingten Schifffahrtsbeeinträchtigung für den Nord-Ostee-Kanal (NOK). Zu diesem Zweck wurden von der BfG im Kontext des von der Generaldirektion Wasser straßen und Schifffahrt initiierten Projekts „NOK‐Phase 2 ‐ Wasserbewirtschaftung, Gewässer kunde und Ökologie“ die über das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie bereitge stellten Eis-Beobachtungsdaten für den NOK seit dem Winter 1939/40 systematisch aufbereitet und umfangreich ausgewertet. Durch die vergleichende Analyse der meteorologischen Verhält nisse auf Grundlage des HYRAS-Datensatzes des Deutschen Wetterdienstes konnte zudem ein bestehender Ansatz zur Abschätzung klimawandelbedingter Veränderungen auf die Eisvorkom men im Binnenbereich adaptiert und auf den NOK angewendet werden. Hierzu wurden mit Un terstützung des DAS-Basisdienstes „Klima und Wasser“ 37 Klimaprojektionen basierend auf drei verschiedeneren Emissionsszenarien (RCP 8.5, RCP 4.5, RCP 2.8) ausgewertet. Charakteristisch waren in den vergangenen Jahrzehnten für den NOK der stete Wechsel ausge prägter Eiswinter und eisfreier Jahre. Beispiele für strenge Eiswinter, in denen auch der NOK langandauernd und stark von Eis betroffen war, sind die Winter 1946/47, 1962/63, 1969/70 oder 1995/96. „Eisarm“ bzw. eisfrei waren am NOK neben den letzten Jahren insbesondere auch die Winter Ende der 1980er und 1990er Jahre. Die überwiegende Zahl der Winter zeichnet sich am NOK nicht durch eine durchgängige Frost- bzw. Eisperiode aus, sondern typischer weise wechseln sich Frost- und Tauwetterphasen über den Winter ab, so dass zwischen dem ersten und letzten Auftreten von Eis zumeist ein oder mehrere eisfreie Perioden liegen. Die Eis bildung am NOK beginnt ab Mitte Dezember, überwiegend jedoch erst im Lauf des Januars, und dauert zumeist bis Mitte März an. Innerhalb des betrachteten 82-Jahre-Zeitraums war der 10. Dezember (im Winter 2002/03) der früheste Eisbeginn. Das späteste Ende der Eissaison lag im Winter 1941/42 am 05. April. Ein Einfluss der Eisvorkommen auf die kommerzielle Schifffahrt ist zwar vorhanden, aber insgesamt als moderat einzustufen. Die gängigen Meldungen zu den ver kehrlichen Einschränkungen reichen bis zum Baltic Sea Ice Code 3 (Navigation ohne Hilfe von Eisbrecher nur für leistungsstarke, stabil konstruierte Schiffe, welche für Eisnavigation geeignet sind, möglich). Darüberhinausgehende Einschränkungen waren bis dato selten und zeitlich auf wenige Tage begrenzt. Eine eisbedingte Einstellung der Schifffahrt wurde bisher lediglich an der Station Brunsbüttel Elbe im Winter 1939/1940 für einen Tag gemeldet. Zwischen den einzelnen Messstationen bzw. Kanalabschnitten am NOK gibt es zwar bezogen auf die verschiedenen Eis-Parameter Unterschiede in den verschiedenen Wintern, allerdings ist diese Variation eher schwach ausgeprägt. Dies zeigen auch die Darstellungen im Längsschnitt, bei denen die Unterschiede zwischen den einzelnen Wintern deutlich stärker ausgeprägt sind als die jeweiligen Unterschiede entlang des Kanals. In einzelnen Wintern ist erkennbar, dass die Bereiche der Kanalzufahrten eher stärker durch Eis betroffen waren als die freie Kanalstrecke (Kanalzufahrt Brunsbüttel tendenziell leicht stärker beeinträchtigt als der Bereich Holtenau). Systematische und zeitlich stabile Gradienten entlang des Kanals sind über den gesamten Zeit- raum aber nicht auszumachen. Die historischen Daten zeigen jedoch einen ausgeprägten funk- tionalen Zusammenhang zwischen den Winterkältesummen und den beobachteten Eisvorkom- men. Die Aussage „je kälter der Winter, desto wahrscheinlicher und stärker ist die Eisbildung“ lässt sich für alle Kanalabschnitte treffen und dieser Zusammenhang wird über entsprechend hohe Korrelationskoeffizienten auch statistisch belegt. Sowohl bei Betrachtungen für einen Ab- schnitt / eine Station über die Zeit als auch bei Auswertungen im Längsverlauf des Kanals dominieren die winterlichen Temperaturverhältnisse als maßgebliche Einflussgröße auf die Eis- bildung am NOK über weitere Einflüsse (Bewirtschaftung, Salzgehalt, Wind, Strömung, etc.). Der statistische Zusammenhang zwischen Winterkältesumme und Eisvorkommen wurde zu- gleich genutzt, um eine Einschätzung über die zukünftige Entwicklung der Eisvorkommen auf Basis von 37 Klimaprojektionen zu erhalten. Nachdem über die vergangenen Jahrzehnten be- reits eine erkennbare Abnahme der Eintrittshäufigkeit von Eiswintern am NOK messbar ist, zei- gen die Klimaprojektionen in Abhängigkeit vom betrachteten Emissionsszenario die Möglichkeit einer mehr oder weniger markanten Fortsetzung der rückläufigen Eisbeeinträchtigung für den NOK. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass schifffahrtsbehindernde Eiserscheinungen im Zuge des Klimawandels zukünftig eher seltener zu erwarten sein werden. Damit kann die Schifffahrt – in Bezug auf Beeinträchtigungen durch Eisbildung – vom Klimawandel profitieren. Es ist jedoch eindeutig festzuhalten, dass, wenn möglicherweise auch seltener, so doch auch zukünftig mit markanten Eiswintern am NOK zu rechnen sein wird.