Nordeuropäischer Abschlussdamm

Klimawandel

Kurzinfo｜ Szenarien｜ Bad case: 15 m Anstieg｜ Worst case: 70 m Anstieg｜ Technische Angaben｜ Zur Höhe｜ Schutzumfang｜ Ewigkeitskosten: Flüsse hochpumpen｜ Baukosten eher nicht sehr hoch｜ Damm oder Deich?｜ Offene Fragen｜ Persönliche Einschätzung｜ Fußnoten

Kurzinfo

Ein Projekt der Superlative, aber immer noch nicht ausreichend für den klimatologischen worst-case: bei einem Anstieg des Meeresspiegels um 15 Meter wären in Nordeuropa etwa 55 Millionen Menschen betroffen. Für dieses bad-case wird vorgeschlagen, die Nordsee mit einem Damm vom Atlantik abzutrennen. Doch für den worst-case, eine totale Polschmelze, wäre auch dieser Damm bald überflutet.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Der Nordeuropäische Abschlussdamm NEED (Northern European Enclosure Dam) nach einer ersten Planskizze aus dem Jahr 2020: die Nordsee und der Ärmelkanal werden vom Atlantik abgetrennt. Mit diese gigantischen Bauprojekt spart man hunderte bis tausende von Kilometern neu zu erreichtinde oder aufzustockende Deiche entlang der Küsten der Nord- und Ostseeanreinerstaaten. © Gunter Heim/Gemini (KI) ☛

Szenarien

Der Nordeuropäische Abschlussdamm ist ein Vorschlag der Ozeanographen Sjoerd Groeskamp aus den Niederlanden und Joakim Kjellsson aus Schweden, zuerst veröffentlicht im Jahr 2020.^[1] Die Absicht war es, die Dramatik eines drohenden Anstiegs des Meeresspiegels deutlich zu machen. Dabei gingen die Autoren aber nicht vom schlimmsten anzunehmenden Fall, dem worst-case aus.

Bad case: 15 m Anstieg

Der Nordeuropäische Abschlusdamm NEED (Northern European Enclosure Dam) ist auf einen maximalen Anstieg des Meeresspiegels von 15 m hin ausgelegt. Bei einem solchen Anstieg, so die Autoren, wären 55 Millionen Personen in Europa betroffen. Man denke dabei an Städte wie London, Oostende, Amsterdam, Utrecht, Emden, Bremen, Hamburg, Kiel, Danzig und so weiter.

ZITAT:

"Es ist nahezu sicher, dass der globale Meeresspiegelanstieg auch nach 2100 anhalten wird. Prognostiziert wird ein globaler Meeresspiegelanstieg von 2,3 m pro 1 °C, was auf einen unvermeidlichen Anstieg von 5–11 m in den nächsten Jahrhunderten bis Jahrtausenden hindeutet. Extreme Szenarien sagen einen Anstieg von 10 m bis zum Jahr 2500 voraus."^[9]

Groeskamp und Kjellson sehen also die Möglichkeit, dass der Meeresspiegel über die nächsten 400 Jahre um 10 Meter ansteigen könnte. Für die Auslegung ihres Deichprojektes gehen sie dabei von einem maximalen Anstieg des Meeres von 15 Metern aus.^[8] Dennoch: die Autoren nennen an keiner Stelle im Artikel einen Grund, warum der Anstieg bei 10 oder 15 m aufhören sollte. Bei aller Dramatik ihrer Überlegungen, sie geben damit noch nicht den schlechtest möglichen Fall wieder.

Worst case: 70 m Anstieg

Bereits im Jahr 1981 warnte der australische Geheimdienst vor einem Abrutschen westantarktischer Eismassen. In einem geheimen Bericht^[2] war die Rede vom "Weltuntergangsgletscher" (Domesday Glacier). Dasselbe Thema griff im Jahr 1983 eine öffentliche Studie^[3] der Kernforschungsanlage Jülich auf. Ein schnelles Abrutschen von Gletschern in der Westantarktis gilt als ein realistisches worst-case-Szenario für einen schnellen Anstieg des Meeresspiegels um 5 bis 6 Meter. Hinzu kämen die Bedrohungen durch das Abtauen grönländischer Eismassen. Weite Bereiche von Niedersachsen (Emden, Leer, Wilhelmshaven, Cuxhaven etc.), Schleswig-Holstein (Eckernförde, Lübeck, Kiel, Husum etc.), die Stadtstaaten Bremen und Hamburg sowie Mecklenburg Vorpommern wären genauso betroffen wie viele andere europäische Küstengegenden. Eine Erhöhung klassischer Deiche um deutlich mehr als 2 Meter gilt dabei als technisch und wirtschaftlich nicht mehr machbar. Mehrere Millionen Nordeuropäer würden im schlimmsten Fall zu Klimaflüchtlingen. Niederländische Behörden spielen diesen Fall bereits gedanklich durch^[4] und fragen sich, wohin Millionen ihrer Landsleute flüchten sollen. Bei einer totalen Polschmelze würde der Meeresspiegel um fast 70 Meter ansteigen. Weite Teile Nordeuropas und der britischen Inseln sowie auch Gegenden der Ostseeanreinerstaaten wären möglicherweise nicht mehr zu retten.

Technische Angaben

Beide Teilstücke

Angenommener Anstieg des Meeresspiegels: 15 Meter^[8]

Endhöhe der Krone über dem angestiegenen Meeresspiegel: 5 Meter

Endhöhe der Krone über dem jetzigen Meeresspiegel: 20 Meter

Breite der Krone, also des oberen flachen Teils: 50 m

Neigung der Böschungen, seeseitig und landseitig: je 1:2 oder etwa 27°

Sandbedarf: 51 Milliarden Tonnen

Sanddichte: 1,4 t/m³

NEED-South

Von Ploudalmézeau (Bretagne) zum Lizard Heritage Point (Cornwall)

161 km Länge ↗

85 m mittlere Tiefe ↗

320 m als maximale Tiefe ↗

4,6 km³ Volumen ↗

NEED-North

Von John o’ Groats (Schottland) über die Orkneys und Isle of Noss (Shetlands) nach Bergen (Norwegen)

fast 500 km Länge ↗

175 m mittlere Tiefe ↗

31,6 km³ Volumen ↗

Zur Höhe

Der Original-Artikel nennt nirgends ausdrücklich eine Höhe der Dammkrone im Bezug zum jetzigen oder einem später angenommenen Meeresspiegel. Aber durch eine Kombination verschiedener Stellen aus dem Text und der Bilder kann man indirekt auf die Höhe des Bauwerks schließen.

ZITAT:

"Unter der Annahme eines Staudamms mit einer mittleren Breite von 50 m, zwei geneigten Seiten mit einem Verhältnis von Höhe zu Breite von 1:2 und einer zusätzlichen Meerestiefe von 20 m zur Berücksichtigung des zukünftigen globalen Meeresspiegelanstiegs ergeben sich für NEED-Süd und NEED-Nord ein Volumen von 4,6 bzw. 31,6 km³. Da die meisten Staudämme aus sand- oder tonartigem Material bestehen, würden für den Bau von NEED etwa 51 Milliarden Tonnen Sand benötigt (bei einer Dichte von 1400 kg/m³), was etwa dem weltweiten jährlichen Sandverbrauch entspricht."^[7]

20 Meter über dem jetzigen Meeresspiegel ist also die Kronenhöhe, die dem Planspiel zugrunde liegt. Auf der Seite zum Atlantik würde der dann angestiegende Meeresspiegel 5 bis 10 m bis an die Kronenhöhe heranreichen. Auf der Seite zur eingedeichten Nordsee hin läge der Wasserspiegel 20 m unterhalb der Deichkrone.

Schutzumfang

Städte

Cherbourgh, Calais, Dünkirchen, Oostende, Antwerpen, Den Haag, Amsterdam, Rotterdam, Groningen, Hamburg, Esbjerg, Kopenhagen, Esbjerg, Edinburgh, Helsinki, London, Southampton, Portsmouth, Dover, Oslo, Stavanger, Riga, Stockholm, Malmö, Tallin, St. Petersburg sowie in Deutschland speziell auch Bremen, Hamburg, Emden, Greetsiel, Cuxhaven, Rostock, Kiel, Strasund, Husum, Eckernförde und Wilhelmshaven

Länder

Belgien, Dänemark, England, Estland, Finnland, Frankreich (Norden), Litauen, Lettland, Polen, Niederlande, Norwegen (Süden), Schottland (teilweise), Russland (teilweise) und Schweden

Ungeschützt

Zum Beispiel: Marseille, Izmir, Alexandria, die Balearen, Lissabon, Bordeaux, La Rochelle, Brest, Penzance, Bristol, Dublin, Belfast, Liverpool und die Lofoten

Ewigkeitskosten: Flüsse hochpumpen

Bei einem gestiegenen Meeresspiegel müssen auch die Flüssmündungen der neuen Höhe angepasst werden. Die Wassermassen der nordeupäischen Flüsse müssten am Abschlussdamm nach oben ins höher gelegene Meer gepumpt werden. Solche Pumpwerke gibt es heute schon am niederlädischen Abschlussdamms des Ijsselmeeres und in den USA in New Orleans. Beide Werke haben eine Kapazität von rund 500 Kubikmetern pro Sekunde. Für den nordeuropäischen Abschlussdamm wäre der zu pumpende Volumenstrom rund 40 Tausend Kubikmeter pro Sekunde^[5].

ZITAT:

"Der Netto-Süßwassereintrag wird auf höchstens 40.000 m³ s⁻¹ geschätzt, wovon −24.000 m3 s⁻¹ auf Verdunstung E, 35.000 m³ s⁻¹ auf Niederschlag P und 29.000 m³ s⁻¹ auf einen Flussabfluss R zurückzuführen sind. Das eingedeichte Gewässer hat eine Fläche von etwa 1,0 × 10⁶ km², was in Kombination mit dem Netto-Süßwasserfluss D = P + R + E zu einem SLR [sea-level rise = Meeresspiegelanstieg] innerhalb des Beckens von ∼0,9 m pro Jahr⁻¹ führen würde. Daher müssten die 40.000 m³ s⁻¹ Meerwasser aus dem Becken in den Atlantischen Ozean gepumpt werden."^[10]

Die dazu nötigen Maschinenleistung hängt letztendlich vom nötigen Höhenunterschied ab. Läge der Meeresspiegel nach einer Polschmelze rund 70 Meter über dem heutigen Niveau, wären eine reine Hubleistung von etwa 28 Gigawatt zum Hochpumpen der Wassermassen nötig. Zum Vergleich: im Jahr 2022 betrug gesamte installierte Leistung aller Atomkraftwerke in Frankreich nur 61 Gigawatt. Die physikalischen Grundlagen stehen im Artikel zur Berechnung der Hubleistung ↗

Baukosten eher nicht sehr hoch

Geht man von einer Bauzeit von 20 Jahren aus, lägen die Kosten bei rund 0,07 bis 0,16 % des momentanen (2023) Bruttosozialproduktes der 15 beteiligten Anreinerstaaten.^[5]

Damm oder Deich?

Im Niederländischen ist meist die Rede vom "Noord-Europese Afsluitdijk"^[6], im Englischen spricht man vom "The Northern European Enclosure Dam"^[1]. Das wurde hier als Nordeuropäischer Abschlussdamm übersetzt. Während ein Deich nur zeitweise mit Wasser eingestaut ist, ist ein Damm meist dauerhaft mit Wasser eingestaut. Bei dem vorgeschlagenen Bauwerk quer durch Ärmelkanal und Nordsee wären beide Seite ständig von Wasser beaufschlagt, sodass hier das Wort Damm passender erscheint als das Wort Deich ↗

Offene Fragen

Winkelproblem: als Neigungswinkel für die Böschungen werden beiderseitig 1:2 also etwa 27° angeben. Als Vorlage hat hier wahrscheinlich der Aufsluitdijk in den Niederlanden gedient.^[11] Gegenwärtige Küstendeiche hingegen haben seeseitig etwa 1:10 und landseitig etwa 1:3 als Neigung, sind also deutlich flacher. Kontinentalhänge, die dauerhaft ganz unter Wasser liegen und nicht bautechnisch gesichert sind scheinen ab einem Neigungswinkel von etwa 15° instabil zu werden. Typische Neigungen, die sich in der Natur einstellen, sind zum Beispiel 4°, was einem Gefälle von etwa 1:14 entspricht. Plant man den Abschlussdamm nur mit Sand und Schlick ohne weitere Befestigung unter Wasser zu bauen, könnten eher die Werte von Kontinentalhängen als Orientierung genommen werden. Siehe auch Kontinentalhang ↗

Materialproblem: woher soll das Baumaterial kommen: die Autoren erwähnen Sand und Ton (clay) als Material. Die Autoren räumen ein, dass die Verfügbarkeit der Materialien ein Problem werden könnte.^[11] Es wäre zu klären, wo genau die Mengen an Sand- und Klei (clay) herkommen könnten und wie sie zur Baustelle transportiert werden könnten. Ein dem NEED ähnlicher Projektvorschlag, der HAAK-Seedeich, geht davon aus, dass das Material dem Meeresboden entnommen werden könnte.

Druckproblem: wenn das Atlantikwasser 15 Meter höher steht als die Oberfläche der See, ist der Deich dann statisch überhaupt standfähig? Oder könnte der hydrostatische Druck am Deichfuß von etwa 1,5 bar dann zu einer Durchnässung und letztendlich einem Verlust an Stabilität für des Deiches führen?

Wellenproblem: im Originalartikel werden die Gezeiten im Atlantik mit betrachtet. Nicht betrachtet wurde aber die mögliche Zerstörungswirkung von Sturmfluten und erosionswirksamen Strömungen.

Persönliche Einschätzung

Ich glaube, die Autoren haben den technischen und finanziellen Aufwand zur Errichtung des Damms deutlich unterschätzt. Die Böschungen erscheinen mir viel zu steil um dauerhaft stabil sein zu können. Und der Aufwand zur Herbeischaffung geeigneten Baumaterials dürfte enorm sein. Unzureichend ist auch die Auslegung des Damms auf "nur" 15 Meter Anstieg des Meeresspiegels. Aber wenn der Sinn eines solchen Projektes einmal immer dringlicher diskutiert werden sollte, könnte er zu einem zwangssolidarischen Zusammenrücken der europäischen Nationen führen. Dieser Gedanken wäre ein Lichtblick in dem ansonsten düsteren Szenario.

Fußnoten

[1] Groeskamp, S., and J. Kjellsson, 2019: NEED - The Northern European Enclosure Dam for when climate change mitigation fails. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi: 10.1175/BAMS-D-19-0145.1 Der Artikel ist lizensiert als Creative Commons Attribution 4.0 license. Online: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/101/7/BAMS-D-19-0145.1.xml

[2] ONA: Assessment. Fossil Fuels and the Greenhouse Effect. Vertrauliche Information an den australischen Premierminister, verfasst vom australischen Geheimdienst im Jahr 1981. 18 Seiten. In: The Guardian. Australia’s spy agency predicted the climate crisis 40 years ago – and fretted about coal exports. Online. 28. November 2021.

[3] Kernforschungsanlage Jülich. Institut für Chemie 3: Atmosphärische Chemie. Studie über die Auswirkungen von Kohlendioxidemissionen auf das Klima. November 1983. ISSN 0366 -0885. 165 Seiten.

[4] Haasnoot, M, F. Diermanse, J. Kwadijk, R. de Winter, G. Winter: Strategieën voor adaptatie aan hoge en versnelde zeespiegelstijging. Een verkenning. 2019. Deltares rapport 11203724-004.

[5] "Neben den gigantischen Materialmengen, die für die Aufschüttung solcher Dämme notwendig wären, würden auch noch Pumpwerke benötigt, die das aus den Flüssen des umschlossenen Gebietes kommende Wasser in den Atlantik pumpen. Hier kalkulieren die Autoren mit etwa 40.000 m3 pro Sekunde. Die bisher leistungsfähigsten Pumpwerke in New Orleans und am Abschlussdamm des Ijsselmeeres in den Niederlanden liegen bei etwa 500 m3 pro Sekunde." In: GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel: Gigantischer Damm für Nordseeanrainer. Wissenschaftler schlagen Abdämmung der Nordsee vor. 2023. Online: https://www.geomar.de/news/article/gigantischer-damm-fuer-nordseeanrainer

[6] Rogier Dankerlui: Plan: megadam bouwen die Noordzee afsluit en beschermt tegen zeespiegelstijging. In: Stichting RTV NH (NH Media). 8 Februar 2021. Online.

[7] Zur Höhe und zum Materialbedarf: "Assuming a dam with a middle width of 50 m, two sloping sides with a 1:2 (height:width) ratio, and adding 20 m to the ocean depth to take into account future global-mean SLR, the volume of NEED-south and NEED-north are 4.6 and 31.6 km³, respectively. With most dams made out of a sand- or clay-like material, building NEED would require about 51 billion tons of sand (using a density for sand of 1400 kg m⁻³), which is equal to about one year’s worth of global sand use". In: Groeskamp, S., and J. Kjellsson, 2019: NEED - The Northern European Enclosure Dam for when climate change mitigation fails. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi: 10.1175/BAMS-D-19-0145.1 Online: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/101/7/BAMS-D-19-0145.1.xml

[8] Den maximal untersuchten Anstieg des Meeresspiegels von 15 m kann man einer Kombination mehrerer Stellen im Artikel entnehmen. Ein Bild des Verlaufs des Deichs enthält einen Graphen der Anzahl betroffener Menschen als Funktion des Meeresspiegelanstiegs. Für einen Anstieg von 15 Metern werden etwa 55 Millionen Menschen als "untergegangen" (flooded) angegeben. Im Text heißt es: " The construction of NEED would protect coastal communities that under current population density consist of about 25 million people below 2-m SLR while 55 million live below 15-m SLR". SLR steht dabei für sea-level rise. Andere Szenarien als ein SLR von 15 m werden nicht erwähnt. Damit kann man schließen, dass der Abschlussdamm auf maximal 15 m Meeresanstieg ausgelegt ist. In: Groeskamp, S., and J. Kjellsson, 2019: NEED - The Northern European Enclosure Dam for when climate change mitigation fails. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi: 10.1175/BAMS-D-19-0145.1 Online: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/101/7/BAMS-D-19-0145.1.xml

[9] Zum angenommenen Szenario: "Current global-mean temperature is about 1°C above preindustrial levels, while implemented policies imply a further global warming up to 2.6°–3.1°C by 2100 or 2.0°–4.9°C overall. Global-mean sea level rise (SLR) lags behind global-mean temperature rise, but is accelerating and has risen over 21 cm since 1880. It is virtually certain that global-mean SLR will continue beyond 2100. A baseline of 2.3-m global-mean SLR per 1°C is predicted, suggesting an unavoidable 5–11-m rise over the next centuries to millennia. High-end scenarios predict over 10-m global-mean SLR by 2500, with a possible 1–2 m by 2100." In: Groeskamp, S., and J. Kjellsson, 2019: NEED - The Northern European Enclosure Dam for when climate change mitigation fails. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi: 10.1175/BAMS-D-19-0145.1 Online: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/101/7/BAMS-D-19-0145.1.xml

[10] Zum Wasserhaushalt des eingedeichten Gewässers: "the net freshwater input into the enclosure is estimated to be at most 40,000 m3 s⁻¹, of which −24,000 m³ s⁻¹ is due to evaporation E, 35,000 m³ s⁻¹ due to precipitation P, and 29,000 m³ s⁻¹ due to river runoff R. The enclosure has an area of about 1.0 × 10⁶ km² which, combined with the net freshwater flux D = P + R + E, would lead to a SLR within the basin of ∼0.9 m yr⁻¹. Therefore, the 40,000 m³ s⁻¹ of seawater would need to be pumped out of the basin into the Atlantic Ocean." In: Groeskamp, S., and J. Kjellsson, 2019: NEED - The Northern European Enclosure Dam for when climate change mitigation fails. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi: 10.1175/BAMS-D-19-0145.1 Dort im Anhang B.

[11] Zur Verfügbarkeit von Material: "With sand becoming an increasingly scarcer material, the availability, sourcing, and transport of building material and related energy cost to build and maintain the enclosure could pose limitations on the ability to construct NEED." In: Groeskamp, S., and J. Kjellsson, 2019: NEED - The Northern European Enclosure Dam for when climate change mitigation fails. Bull. Amer. Meteor. Soc., doi: 10.1175/BAMS-D-19-0145.1

[12] In den Niederlanden trennt der 32 Kilometer lange Afsluitdijk das Wattenmeer vom Ijsselmeer ab. Dieser Damm hat unter Wasser tatsächlich eine recht steile Böschung mit einer Neigung von 1:2 oder rund 27°. Die Böschung ist allerdings mit Steinen beschwert und nicht aus reinem Sand aufgebaut. In: Klein Breteler, Mark & Ockeloen, Wouter & Boerma, E. & Kuiper, Coen. (2019). Design Verification of Afsluitdijk Renovation with Large Scale Tests. 10.18451/978-3-939230-64-9_019.