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Künstliche Riffe
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Viele Küstenabschnitte und vor allem Häfen werden heute durch Wellenbrecher geschützt. In der Regel sind das lang gestreckte Wälle aus Felsbrocken oder Betonklötzen, die in einiger Entfernung zum Ufer aufgehäuft werden. Obwohl es viele Meeresorganismen gibt, die auf festem Untergrund siedeln, sind diese Wellenbrecher in der Regel kein geeigneter Lebensraum, weil nur wenige Organismen wegen des starken Wellenschlags darauf Halt finden.
Eine Alternative sind künstliche Riffe, die die Küste vor Wellenschlag schützen, aber auch Meeresorganismen einen Rückzugsraum bieten. Ein interessantes Beispiel sind die sogenannten Riffbälle, die es bereits seit mehreren Jahren als ökosystembasierte Alternative zu klassischen Wellenbrechern gibt, von der US-amerikanischen Reefball-Stiftung werden sie weltweit vertrieben.
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Reefballs vor der Küste Tampas, Florida
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Die ein bis zwei Meter großen Hohlkugeln aus Beton haben zahlreiche Öffnungen, in denen Meeresorganismen Unterschlupf finden können. Sie werden im flachen Wasser versenkt und eignen sich vor allem für Lebewesen, die sich auf festem Untergrund ansiedeln, etwa Muscheln, Seeanemonen oder Schwämme.
Mit der Zeit bilden sich dicht besiedelte Unterwasserlebensräume. In vielen Projekten weltweit wurden inzwischen Riffbälle eingesetzt. Auch vor deutschen Küsten wurden bereits Riffbälle versenkt, zum Beispiel in der Kieler Bucht. Für viele Projektpartner besteht ein Vorteil gegenüber herkömmlichen Wellenbrechern auch darin, dass die Riffbälle unter Wasser liegen und nicht zu sehen sind.
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Eingebauter Mehrzweck
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Die meisten Küstenschutzbauwerke dienen bislang nur dem einen Zweck, die Küste zu sichern. Damit fließen die teils hohen Investitionen in Baumaßnahmen, die sich auf keine andere Weise nutzen lassen. Eine Ausnahme sind hier allenfalls Dämme, die zugleich als Straße genutzt werden - etwa der 32 Kilometer lange Abschlussdamm, der heute in den Niederlanden das IJsselmeer von der Nordsee trennt.
Sinnvoller ist es, Küstenschutzbauwerke zu errichten, die mehrere Zwecke erfüllen. Bereits realisiert ist ein Parkhaus im niederländischen Katwijk aan Zee, das als Schutzdüne ausgestaltet wurde. Vor allem in Japan gibt es das Konzept der "Superdeiche". Einige wurden bereits in Tokyo errichtet. Für die Stadt, die am Fluss Sumida liegt, werden im Zuge des Klimawandels künftig stärkere Hochwasser erwartet.
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Parkhaus in Katwijk an Zee, Nordsee
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An mehreren gefährdeten Stellen wurden deshalb mehr als 300 Meter breite Multifunktionsdeiche errichtet. In manchen Deichen verlaufen Straßentunnel, andere wurden begrünt, um Naherholungsgebiete zu schaffen. Als besondere Herausforderung in Tokio kommt hinzu, dass diese Bauwerke sicher vor Erdbeben sein müssen, die hier häufig auftreten.
Für die niederländische Hafenstadt Rotterdam wiederum haben Designer das "Riverdike"-Projekt entwickelt, das aber noch nicht realisiert wurde. Auch hier soll im Inneren des Deiches ein Straßentunnel verlaufen. Hinter dem Deich soll eine neue Hafenfront gebaut werden, die so konstruiert ist, dass bei Hochwasser kein Wasser in die Gebäude eindringen kann.
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Felsbrocken gegen die Flut
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Wellenbrecher werden in der Regel zu langen Wällen aufgeworfen, die sich im Wasser parallel zur Küste erstrecken. Einen biologischen Mehrwert bieten sie in der Regel nicht. In Fort Pierce aber, im US-Bundesstaat Florida, verknüpft man jetzt beides miteinander - Küstenschutz und Ökologie.
Den Yachthafen von Fort Pierce hatten ein Jahr vor dem Hurrikan Katrina die Hurrikans Francis und Jeanne zerstört. Nachdem der Yachthafen wieder aufgebaut worden war, sollte er mit Wellenbrechern aus Felsbrocken vor künftigen Hurrikans geschützt werden. Man entschied sich, die Felsbrocken nicht zu langen Wällen aufzuschütten, sondern daraus kleine Inseln zu formen und diese mit Sand aufzufüllen.
Dadurch ist direkt vor dem Hafen eine attraktive kleine Insellandschaft entstanden. Zwischen den Inseln wurden zudem Austernriffe und Mangrovengürtel angelegt, die Fort Pierce künftig vor starkem Wellenschlag bei Tropenstürmen schützen sollen. Die Projektpartner betonen, dass sich durch die Kombination von Inseln, Austernriffen und Mangroven ein artenreicher Lagunenlebensraum bilden werde. Zudem dürfte sich durch die reinigende Wirkung der Mangroven die Wasserqualität verbessern.
Man hofft, dass dieses Areal künftig auch von Seekühen als Nahrungsgebiet genutzt wird. Einige Wellenbrecher-Inseln sollen künftig sogar als Erholungsgebiet dienen. Auf anderen sollen sich artenreiche Salzwiesen entwickeln. 2016 und 2017 wurde das Projekt mit Umweltpreisen ausgezeichnet.
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Mit Sand gebaut
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Küsten sind dynamische Lebensräume, die sich durch Strömungen, Wind und Wellengang permanent verändern. Das ist ganz natürlich. Verständlicherweise versucht der Mensch jedoch, die Küsten, die er bewohnt, zu halten - mit teils enormem Aufwand. Von den Inseln an der niederländischen und deutschen Nordseeküste beispielsweise werden in jedem Herbst und Winter durch Orkane große Mengen Sand fortgespült.
Seit den 1960er-Jahren kompensiert man diese Verluste durch regelmäßige Sandaufspülungen, bei denen Sand aus größeren Wassertiefen über Rohre oder Transportschiffe vor den Strand gepumpt wird. Vielerorts sind jährliche Aufspülungen nötig. Mit Strömungssimulationen versuchen Küsteningenieure in Deutschland und den Niederlanden heutzutage, diese Aufspülungen zu optimieren.
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Sandbank in Ter Heijde, Niederlande
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Eine Lösung könnte sein, den Sand nicht direkt an den Strand zu spülen, sondern vor dem Ufer im Wasser zu versenken. Die Simulationen deuten darauf hin, dass dieses Unterwasserbollwerk die Wellenbewegung gut dämpfen kann. Zudem wird weniger Sand fortgetragen.
Eine andere Idee wurde in den Niederlanden bereits verwirklicht: der "Sandmotor". 2011 wurde vor dem Ort Ter Heijde eine zwei Kilometer breite Sandbank aufgespült. Diese dient als Sedimentspender, der einen 17 Kilometer langen Küstenabschnitt für die nächsten 20 bis 30 Jahre versorgen soll. Die Strömung trägt den Sand fort und lagert ihn an der Küste entlang wieder ab. Damit entfallen vielerorts die jährlichen Vorspülungen.
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Naturnahe Küstenlinien
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Inseln und Küstenstädte werden heute oftmals durch massive Bauten geschützt, zum Beispiel durch Betonwände oder auch Deiche, deren Fuß zusätzlich mit großen Steinen und Bitumen gegen Wellen gesichert ist. Diese mächtigen Strukturen halten auch starker Brandung stand. Allerdings geht mit solchen Bauwerken der natürliche Charakter der Küsten und ihre Bedeutung als Lebensraum völlig verloren.
Um verbaute Küstenabschnitte in dieser Hinsicht aufzuwerten, wurde das Konzept der naturnahen Küstenlinien entwickelt. Dazu werden einige Meter vor dem Ufer Steine als Wellenbrecher ins Wasser gesetzt. Diese dämpfen den Wellenschlag, sodass sich zwischen dem Wellenbrecher und dem Ufer Wasserpflanzen ansiedeln können. Bei einem Projekt im New Yorker Stadtteil Brooklyn wurden zusätzlich salzresistente Arten angepflanzt.
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Küstenschutz mit Pflanzen vor Brooklyn
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Im Sinne des ökosystembasierten Küstenschutzes erfüllt dieses Projekt im neuen Hafenviertel Brooklyn Bridge Park zwei Funktionen: Der neue Wellenbrecher und der neu geschaffene Grüngürtel dämpfen die Brandung und schützen das Ufer vor Erosion.
Außerdem dienen die Pflanzen Wasservögeln als Brutrevier und Versteck. Bei Orkanen und sehr starkem Wellenschlag ist die Wirkung der naturnahen Küstenlinien zwar begrenzt, weil sie bei hohem Wasserstand die Wellenbewegung kaum bremsen können. Bei Stürmen mit mittleren Wasserständen aber haben sie eine deutlich dämpfende Wirkung. In der Summe wird die Küste durch den neu geschaffenen Grüngürtel also entlastet.
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Inseln aus Kunststoff
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Um weiche Sandküsten und Salzwiesen an der Golfküste der USA vor Erosion durch Stürme und Wellenschlag zu schützen, werden seit wenigen Jahren künstliche Inseln eingesetzt. Sie werden in einiger Entfernung vom Ufer am Meeresboden verankert, bremsen die Wellenbewegung und die Wasserströmung und verhindern, dass durch Wellen permanent Material von der Küste abbricht und fortgespült wird.
Bei Stürmen und Orkanen ist ihre Wirkung allerdings begrenzt. Die künstlichen Inseln bestehen aus Recycling-Kunststoff. Sie lassen sich bepflanzen, so dass sie sich in kurzer Zeit in kleine grüne Oasen verwandeln. Der Boden der Kunststoffinseln ist durchlöchert, damit die Pflanzen Wurzeln im Wasser ausbilden können. Es bildet sich dann ein dichtes Wurzelwerk, das als Lebensraum für Wassertiere oder Jungfischen als Versteck dient. Die schwimmenden Kunststoff- Inseln werden bereits in mehreren Dutzend Pilotprojekten eingesetzt, unter anderem vor der Küste von Louisiana.
Wie gut sie die Küste vor Erosion schützen beziehungsweise inwieweit sie herkömmliche Wellenbrecher ersetzen können, wird derzeit untersucht. Geprüft wird außerdem ihre biologische Bedeutung als künstlicher Lebensraum für Pflanzen- und Tierarten. Im Laufe eines Projekts im chinesischen Jinan zeigte sich, dass die künstlichen Inseln die Nährstoffbelastung in überdüngten Seen verringern können, da die Pflanzen über ihre Wurzeln viele Nährstoffe aus dem Wasser aufnehmen.