Original paper
Morphologic responses of Wadden Sea tidal basins to a rise in tidal water levels and tidal range
Hofstede, Jacobus
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 46 Issue 1 (2002), p. 93 - 108
21 references
published: Feb 5, 2002
published online: Aug 2, 2018
ArtNo. ESP022004601006, Price: 29.00 €
Abstract
One probable consequence of the predicted artificial climate changes will be an acceleration in the rise of global mean sea level. This paper introduces, and shows first results of, an empirical model by which morphologic responses, i. e. the morphologic trend, to an increase in tidal water levels and tidal range in tidal basins (back-barrier bays) of the Wadden sea may be established. Based on digital elevation models of 13 tidal basins in the German sector of the Wadden Sea, depicting the situation around 1975, relations between tidal and morphologic state variables were established. Subsequently, on the basis of the established digital elevation models (i. e., constant topography), for two tidal scenarios the corresponding values for the morphologic state variables were calculated. It is assumed that the differences between the original and the scenario values represent an imbalance of the morphologic structures with the tidal regime. Hence, a morphologic trend towards the "old" steady state may be expected. The results indicate that a moderate rise in tidal water levels and tidal range will induce vertical erosion in the tidal channels and sedimentation on the tidal flats. As a consequence, the height differences in tidal basins will increase. The observed morphologic evolution in the study area between about 1950 and 1975 supports the model results. It is postulated that a moderate rise in tidal water levels and tidal range, expected to occur in a warmer world, may cause internal sediment redistribution in the Wadden Sea tidal basins from the channels to the flats. Due to negative feedback's it is, with the presented empirical model, not possible to calculate actual sediment budgets.
Kurzfassung
Morphologische Folgen eines Anstiegs der Tidewasserstände und des Tidenhubs fur die Tidebecken des Wattenmeeres. - Eine Folge des vorhergesagten anthropogenen Klimawandels ist die Beschleunigung des globalen Meeresspiegelanstieges. In diesem Beitrag wird ein empirisches Modell zur tendenziellen Ermittlung der möglichen morphologischen Reaktionen in Einzugsgebieten des Wattenmeeres auf eine moderate Erhöhung der Tidewasserstände und des Tidenhubs vorgestellt. Auf der Basis eines digitalen Geländemodells (DGM) von 13 Watteinzugsgebieten an der Westküste von Schleswig-Holstein, das den Zustand um 1975 darstellt, wurden Relationen zwischen hydrographischen und morphologischen Zustandsvariablen ermittelt. Mit dem erstellten DGM, d. h. bei konstanter Topographie, wurden dann für zwei Tideszenarien erneut die entsprechenden Relationen berechnet. Es wurde angenommen, dass die für beide Szenarien berechneten Relationen einen instabilen Zustand des Systems zwischen der (simulierten) Hydrographie und der (tatsächlichen) Morphologie charakterisieren. Falls die hydrographische Störung nicht zu groß ist, kann ein morphologischer Trend in Richtung auf den alten stabilen Zustand erwartet werden. Die Resultate der Modellrechnungen deuten darauf hin, dass ein moderater Anstieg der Tidewasserstände und des Tidenhubs zu einer vertikalen Erosion in den Wattprielen und einer Akkumulation auf den Wattflächen führen würde. Somit würden die Höhenunterschiede in den Watteinzugsgebieten zunehmen. Die beobachteten hydro- und morphologischen Änderungen im Untersuchungsgebiet zwischen etwa 1950 und 1975 unterstützen diese Hypothese. Es wird gefolgert, dass ein moderater Anstieg der Tidewasserstände und des Tidenhubs im Wattenmeer zu internen Materialumlagerungen von den Rinnen zu den Wattflächen führen kann. Wegen Rückkoppelungen im System ist es nicht möglich, den Betrag der Materialumlagerungen mit dem erstellten Modell zu berechnen.
Résumé
Conséquences morphologiques de la montée du niveau de la mer et de l'augmentation du marnage dans le bassin des vasières de la côtée allemande de la mer du Nord. - Une conséquence du changement climatique anthropogène est l'acceleration de la montée du niveau de la mer. Cet article présente un modèle empirique qui montre les réactions morphologiques possibles à une montée modérée du niveau de la mer et une augmentation du marnage dans les régions intertidales de la «Wattenmeer». En se basant sur un modèle digital du terrain (DGM) qui représente les circonstances en 1975 dans 13 régions envasées sur la côté ouest du Schleswig-Holstein, les relations entre les variables hydrographiques et morphologiques ont été examinées. Avec ce modèle, c'est à dire en considérant une topographie constante, les relations ont été recalculées pour deux scénarios des marées différents. On supposa que les relations calculées pour les deux séenarios soient caracterisées par un état instable du système entre l'hydrographie (simulée) et la morphologie (réelle). Si la pertubation hydrographique n'est pas trop importante on peut s'attendre à une tendance morphologique vers l'ancien état stable. Les résultats des calculs du modèle peuvent être interprétés de telle façon qu'une montée modérée du niveau de la mer et une légère augmentation du marnage semble avoir comme conséquences une érosion verticale des chenaux de marées et une accumulation sur les surfaces envasées. Les changements hydrologiques et morphologiques observés sur la zone examinée entre 1950 et 1975 renforcent cette hypothèse. On en conclue qu'une montée modérée des eaux et une légère augmentation du marnage dans le bassin envasé aura pour conséquence que les matériaux sédimentaires se déplaceront des chenaux vers les surfaces. A cause des effets rétroactifs du logiciel, il n'est pas possible de calculer les quantités des matériaux sédimentaires avec le modèle conçu.
Keywords
climate changes • sea level • back-barrier bays • Germany • sediment budget