Forschungsschwerpunkte

1. Konzepte und Strategien für den Küstenschutz

Das FTZ ist in die Entwicklung heutiger Strategien zur Bemessung von Küstenschutzbauwerken einbezogen.  Die Forschung zu Extremwasserständen durch Gezeiten, Stürme und Fernwellen oder zum Meeresspiegelanstieg erfolgt auf Grundlage von deterministischen und probabilistischen Methoden. Für die Deutsche Nord- und Ostseeküste wurden Bemessungsparameter für Hochwasserstände und Seegang erarbeitet.

Extreme Stürme in den Jahren 1967, 1976, 1999 (Nordsee) und im Jahr 1872 (Ostsee) konnten mittels hochauflösender meteorologischer und hydrodynamischer Modelle rekonstruiert werden. Die interdisziplinäre Ausrichtung des FTZ ermöglicht es zudem, Aussagen über ökologische Auswirkungen von Küstenschutzbauwerken zu treffen. Hier stehen u.a. Auswirkungen auf Brutvögel und Benthosorganismen im Vordergrund.

2. Umweltnachhaltigkeit in Küstengebieten

Die interdisziplinär arbeitenden Gruppen des FTZ liefern Grundlagen für eine nachhaltige und umweltverträgliche marine Raumplanung. Um die Umweltnachhaltigkeit von Aktivitäten in Küstenzonen zu unterstützen werden Küsteninformationssysteme entwickelt. Sie können beispielsweise zur Einschätzung von Belastungen und Belastungsgrenzen von Küstenökosystemen eingesetzt werden.

Dabei werden Schlüsselparameter durch Naturmessungen und numerischen Modelle identifiziert und prozessiert. In Zuge dessen werden auch Entscheidungshilfe-Systeme entwickelt, um die physikalisch-chemische Eignung von Küstenzonen für Offshore-Fischfarmen und die Belastung des Küstenökosystems durch die Fischproduktion zu untersuchen.

3. Umweltbelastungen durch Eingriffe des Menschen

Das FTZ befasst sich mit der Bewertung anthropogener Belastungen in der Küstenumwelt. Auf der Grundlage raum- und zeitlich hochauflösender Messungen und Modellierungen werden Vorhersagen zur Einwirkung von Küstenschutzwerken, Ausbaggerungen und Verklappungen auf die Morphodynamik durchgeführt. Prognosen zu Effekten auf die Morphodynamik über mittlere und längere Zeitskalen erfolgten bereits für mehrere Häfen und Schutzbauwerke an der Nordseeküste.

Nord- und Ostsee gehören zu den am stärksten genutzten Meeresgebieten weltweit und bedürfen deshalb einer integrativen marinen Raumplanung. Das FTZ berät in diesem Zusammenhang  Bundes- und Landesbehörden und stellt wichtiges Grundlagenwissen für eine nachhaltigen  der Küstengewässer bereit. Hierzu zählen auch Erkenntnisse zu den Auswirkungen anthropogener Nutzungen auf Top-Prädatoren wie Seevögel und Meeressäuger. 

4. Potentiale erneuerbarer Meeresenergie

Das FTZ befasst sich mit Fragestellungen zur nachhaltigen Nutzung regenerativer Energien. Hinsichtlich der Meeresenergie aus Strömung und Seegang werden Eignungsgebiete identifiziert sowie Potential- und Risikoanalysen zur Nutzung der Meeresenergie entwickelt. Um Zukunftsprognosen zu ermöglichen, werden numerische Modelle mit Techniken der Datenassimilation in Verbund mit neuronalen Netzwerken verbessert.

Ferner befasst sich das FTZ mit der Entwicklung von Strategien zur Vermeidung negativer Auswirkungen auf die Meeresumwelt, insbesondere durch den Bau von Offshore-Windparks. Hierzu zählen Untersuchungen zum Lebensraumverlust von Seevögeln und Meeressäugetieren sowie die Abschätzung kumulativer Effekte von Windkraftanlagen auch auf Seegrund, Wasserstände, Strömung und Seegang.

5. Einfluss von Klimawandel, Meeresspiegelanstieg und extremer Ereignisse auf die Küstenumwelt

Das FTZ arbeitet weltweit an der Verbesserung des Verständnisses der Auswirkungen des Klimawandels, des Meeresspiegelanstiegs und extremer Sturmereignisse auf die Küstenumwelt. Auf der Grundlage kombinierter Naturmessungen und numerischer Modelle erfolgen Untersuchungen zu den relativen Bedeutungen und Wechselwirkungen verschiedener hydrodynamisch-morphodynamischer Effekte in den Küstenzonen.Zur Erzielung  kurz-, mittel- und langfristiger Vorhersagen werden schiffsgestützte Naturmessungen mit Mehrfrequenz-Fächerecholot und numerische Simulationen zu morphologischen Veränderungen der Meeresboden- und Küstentopografie durchgeführt.

Ferner sind Forschungsarbeiten zu morphodynamischen Effekten schwerster Stürme und Tsunamis im Gang. Zudem untersucht das FTZ Effekte des Klimawandels auf die ökosystemaren Prozesse in Küstengewässern, u.a. auf Verschiebungen im Nahrungsnetz und auf Nahrungsgründe für Seevögel.

6. Interaktionen physikalischer und biologischer Prozesse in Küstenmeeren

Die interdisziplinäre Ausrichtung der Forschergruppen im FTZ ermöglicht es, die Auswirkungen hydrodynamischer Prozesse auf den Sedimenttransport in Flachmeeren und auf marine Lebensräume zu erfassen sowie Aussagen über die Qualität von Lebensraumtypen und ihren Funktionen zu treffen. Hierzu sind Grundlagenforschung und Modellierung wichtige Forschungsinstrumente.

Ökologische Studien zielen hier u.a. auf die Entschlüsselung des Nahrungsnetzes, das die Organismen von den Primärproduzenten über das Makrozoobenthos bis zu den Seevögeln und Meeressäugern als Endkonsumenten abdeckt. Die Ergebnisse liefern einen wichtigen Beitrag der Bewertung des Zustandes der Nord- und Ostsee im Rahmen internationaler Vereinbarungen.