Wo ist die Nordsee geblieben?

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Wo ist die Nordsee geblieben?

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Wo ist die Nordsee geblieben? Ursachen und Folgen der Meeresspiegeländerungen von der Eiszeit bis heute Annemiek Vink Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Stilleweg 2, 30655 Hannover Folie 1

<strong>Wo</strong> <strong>ist</strong> <strong>die</strong> <strong>Nordsee</strong> <strong>geblieben</strong>?<br />

Ursachen und Folgen der<br />

Meeresspiegeländerungen von der Eiszeit bis<br />

heute<br />

Annemiek Vink<br />

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Stilleweg 2, 30655 Hannover<br />

Folie 1

Küstenwandel Jadebusen<br />

Folie 2<br />

Quelle: Lencer (2008)

Küstenschutzmaßnahmen<br />

Deich Rüstringen<br />

Seedeich bei Büsum,<br />

Kreis Dithmarschen<br />

Küstenschutz Helgoland<br />

Tetrapoden am Strand von Hörnum/Sylt<br />

Folie 3

Sturmflut 1962 in Hamburg<br />

Überflutete Viertel und Fahrstraße nach dem Sturmflut 1962 (Hamburg-Wilhelmsburg)<br />

Folie 4

Meeresablagerungen am Land<br />

Muschelbank in Westfalen (Oligozän;<br />

ca. 30 Mio. Jahre Alt)<br />

Massenkalk-Klippen im Rheinischen<br />

Schiefergebirge (Devon; ca. 400<br />

Mio. Jahre Alt)<br />

Folie 5<br />

Muschelkalk im Schwarzwald (Trias;<br />

ca. 230 Mio. Jahre Alt)

Landablagerungen im Meer<br />

Übergang Torf zu Strand<br />

auf -43 m NN (ca. 10 000<br />

Jahre Alt)<br />

<strong>Nordsee</strong> Torf auf -46 m<br />

NN (ca. 10 000 Jahre Alt)<br />

Seesedimente auf -30 m<br />

NN (ca. 8 000 Jahre Alt)<br />

Folie 6<br />

Flusssand mit Holz auf<br />

-30 m NN (ca. 100 000<br />

Jahre Alt)

Globale Meeresspiegelschwankungen<br />

Folie 7

Globale Meeresspiegelschwankungen<br />

Folie 8

Ursachen von Meeresspiegeländerungen<br />

Primär (Global):<br />

Tektonisch:<br />

Erdverschiebungen<br />

Isostatisch: Ausgleichsbewegungen der<br />

Erdkruste infolge von Be- und Entlastung<br />

durch Eis, Wasser, Sediment<br />

Klimatisch:<br />

Ausdehnung<br />

des Wassers<br />

Klimatisch:<br />

Austausch Eis -<br />

Ozeanwasser<br />

Tektonisch:<br />

Spreizungsrate der<br />

Ozeankruste<br />

Folie 9

Isostatische Ausgleichsbewegungen<br />

Folie 10

Ursachen von Meeresspiegeländerungen<br />

Letzte Kaltzeit (20 000 Jahre vor heute):<br />

Deutschland Norwegen<br />

Folie 11

Ursachen von Meeresspiegeländerungen<br />

Heute:<br />

Deutschland Norwegen<br />

Folie 12

Ursachen von Meeresspiegeländerungen<br />

Sekundär (Lokal):<br />

Wasserhaushalt:<br />

Zwischenspeicherung in Seen,<br />

Flussverlauf,<br />

Grundwasserentnahme<br />

Sedimentzufuhr; Setzung<br />

Tektonik: kleinräumig<br />

Topographie der<br />

dynamischen<br />

Ozeanoberfläche:<br />

Ozeanzirkulation,<br />

Wind,<br />

Sturmflut,<br />

Tidenhub<br />

Folie 13

Pegelmessungen Weltweit<br />

Folie 14<br />

Quelle: IPCC (1996)

Zusammenfassung der Ursachen<br />

Folie 15<br />

Quelle: van de<br />

Plassche (1982)

Rekonstruktion des globalen Temperaturverlaufs<br />

Eiszeit<br />

Vere<strong>ist</strong>er Süd- und Nordpol<br />

Warm<br />

Kalt<br />

Quartär<br />

Tertiär<br />

Vere<strong>ist</strong>er Südpol<br />

Quelle: Lisiecki und Raymo (2005)<br />

Folie 16

Quartärstratigraphie Niedersachsens<br />

Folie 17<br />

>20 warm-kalt<br />

Zyklen in den<br />

letzten 2,6 Mio.<br />

Jahren<br />

Quelle: LBEG

Maximale Ausdehnung des Eises: Elsterkaltzeit<br />

Quelle: Gibbard<br />

(2002)<br />

475 – 370 ka v.h.<br />

Hochglazial dauerte ~70 ka<br />

2 große Eisvorstöße<br />

Folie 18

Maximale Ausdehnung des Eises: Saalekaltzeit<br />

Quelle: Gibbard<br />

(2002)<br />

230 – 130 ka v.h.<br />

Hochglazial dauerte ~70 ka<br />

3 große Eisvorstöße<br />

Folie 19

Maximale Ausdehnung des Eises: Weichselkaltzeit<br />

Quelle: Gibbard<br />

(2002)<br />

115 – 10 ka v.h.<br />

Hochglazial dauerte ~10 ka<br />

3 große Eisvorstöße<br />

Folie 20

Kaltzeitliche (eisfreie) <strong>Nordsee</strong>landschaft: wie sah es aus?<br />

Palsa: Arktis<br />

(Permafrost<br />

Eislinse unter<br />

angehobenen<br />

Moorboden)<br />

Pingo: Arktis<br />

Folie 21<br />

(Permafrost Eislinse<br />

unter angehobenen<br />

Erdreich)<br />

Tundrenlandschaft: Sibirien

Seismikverfahren: Blick in den Untergrund<br />

Mehrkanal Reflexionsseismik<br />

Luftpulser Streamer<br />

Endboje<br />

Folie 22

Seismikverfahren: Blick in den Untergrund<br />

Mehrkanal Reflexionsseismik<br />

Meeresboden<br />

> 1 km<br />

Progra<strong>die</strong>rende Einheiten<br />

Luftpulser Streamer<br />

Quartär<br />

Spättertiär<br />

Endboje<br />

Folie 22

Deutscher <strong>Nordsee</strong>sektor: Geologischer Rahmen<br />

Subglaziale<br />

Rinnen<br />

(Quartär)<br />

Eridanos-Delta<br />

(Spättertiär):<br />

Progra<strong>die</strong>rende<br />

Deltafront<br />

Mittelmiozän-<br />

Diskordanz<br />

Folie 23<br />

Quelle: BGR

Beispiel Niederlande<br />

Progra<strong>die</strong>rende Spättertiäre Einheiten Chronostratigrapische<br />

meerwärtig<br />

landwärtig<br />

Quelle: Overeem (2001)<br />

Tabelle<br />

Folie 24

3D-Seismik: Hinweise auf Permafrost<br />

rezente Pingo-Struktur<br />

Kanadische Arktis<br />

Pingo-<br />

Strukturen:<br />

Hinweis auf<br />

Permafrost<br />

808 ms (TWT)<br />

Spättertiär<br />

Folie 25<br />

Quelle: BGR

3D-Seismik: Hinweise auf Gletscherschliffe<br />

Schrammen<br />

gestrandeter<br />

Eisberge<br />

600ms (TWT)<br />

Spättertiär<br />

Folie 26<br />

Quelle: BGR

2D-Seismik: Hinweise auf Rinnenstrukturen (Quartär)<br />

55°30,94‘N<br />

6°19,9‘E<br />

Wassertiefe: 40m<br />

Meeresboden<br />

Subglaziale Rinnen (Weichselkaltzeit)<br />

Parallelgeschichtete<br />

Meeressedimente (Holozän/Rezent)<br />

Folie 27<br />

55°30,9‘N<br />

6°25,8‘E<br />

0 m<br />

5<br />

10<br />

15<br />

Quelle: BGR

3D-Seismik: Hinweise auf Rinnenstrukturen<br />

2 km<br />

Verschiedene Typen<br />

Rinnen<br />

Quartär<br />

Folie 28<br />

Quelle: BGR

3D-Seismik: Hinweise auf Rinnenstrukturen<br />

Rinnen unterschiedlichen<br />

Alters<br />

212 ms (TWT)<br />

Quartär<br />

Folie 29<br />

Quelle: BGR

3D-Seismik: Hinweise auf Rinnenstrukturen<br />

Jungere Rinne<br />

Ältere Rinnen<br />

Folie 30<br />

Quelle:<br />

BGR

Post-Glazialer Meeresspiegelanstieg (global)<br />

Folie 31<br />

Quelle: Kompilation<br />

von:<br />

Fleming et al. (1998)<br />

Fleming (2000)<br />

Milne et al. (2005)

Eisrückgang nördlicher Hemisphäre<br />

Quelle: Steffen<br />

et al. (2007)<br />

Folie 32

Rekonstruktionsmethoden: Fossilien<br />

1. Datierte Muscheln aus der Strandzone:<br />

= ≤ 2 m oberhalb MThw<br />

2. Datierte Muscheln oder Gastropoden<br />

aus dem Schlickwatt / Gezeitenbereich:<br />

= MTnw - MThw<br />

Turritella communis<br />

Muscheln in<br />

Lebendstellung in<br />

einem subrezenten<br />

Küstensediment<br />

Cerastoderma<br />

edule<br />

Folie 33

Rekonstruktionsmethoden: Fossilien<br />

Strandsediment im<br />

<strong>Nordsee</strong>kern<br />

(10 ka v.h. auf -43 m NN)<br />

„Raised beach“; Svalbard<br />

(10 ka v.h. auf 120 m NN)<br />

„Raised beach“;<br />

Neuseeland<br />

Folie 34

Rekonstruktionsmethoden: Fossilien<br />

3. Datierte tropische Riffkorallen:<br />

= 1 - 5 m unterhalb Tmw<br />

4. Datierte Mangroveresten:<br />

= ≤ 0.5 m oberhalb Tmw<br />

Rote Mangrove: Rhizophora mangle<br />

Acropora palmata<br />

Folie 35

Rekonstruktionsmethoden: Fossilien<br />

5. Datierter Niedermoor/Bruchwaldtorf:<br />

= Tmw - MThw<br />

Tiefe im Sedimentkern<br />

4.3 m<br />

Holozäne, brackische<br />

Ästuar-/Wattablagerungen<br />

Meer<br />

4.4 m 4.5 m 4.6 m<br />

Basaltorf<br />

Ple<strong>ist</strong>ozäner<br />

Sand und Kies<br />

Land Land<br />

Lage der marinen<br />

Grundwasserstau und<br />

Überflutung<br />

Torfbildung<br />

~ lokales MThw<br />

~ Tmw oder höher, je nach<br />

Topographie (Tmw-MThw)<br />

Folie 36

Rekonstruktionsmethoden: Archäologie<br />

1. Datierte Höhenlage (Basis)<br />

von Flachsiedlungen an der<br />

Küste:<br />

= ~Sturmfluthöhe<br />

2. Datierte Landungsstegen<br />

und Brücken:<br />

= MThw<br />

Rekonstruktion einer Marschensiedlung mit Ringdeich,<br />

Dithmarschen (Foto: Dr. Dirk Meier)<br />

Folie 37

Rekonstruktionsmethoden: Archäologie<br />

3. Datierte Wurten: = ~Sturmfluthöhe<br />

Rezente Ockelützwurt auf der Hallig<br />

Hooge<br />

Ausgrabung Wurt<br />

Feddersen Wierde<br />

(2. Jht)<br />

Rekonstruktion der Wurt<br />

Lütjenbüttel, Dithmarschen<br />

(Foto: Dr. Dirk Meier.<br />

Modell: Schmidt)<br />

Folie 38

Hat skandinavische Hebung einen Einfluss auf unsere Küste?<br />

Quelle: Mörner (1980)<br />

Folie 39

Hat skandinavische Hebung einen Einfluss auf unsere Küste?<br />

Quelle: Mörner (1980)<br />

? ?<br />

AXIS OF TILTING<br />

Folie 39<br />

Gesamte post-glaziale<br />

Krustenbewegungen

Datenbasis Meeresspiegelkurven NW Europa<br />

Südliche<br />

<strong>Nordsee</strong><br />

Westliche<br />

Niederlande<br />

Zeeland<br />

Belgien<br />

Folie 40<br />

Nordwest<br />

Deutschland<br />

Zentrale<br />

Niederlande

Vergleich Meeresspiegelkurven<br />

* MSL = Mean Sea Level = Tmw<br />

Quelle: Vink et al. (2007)<br />

Folie 41

Vergleich Meeresspiegelkurven<br />

Quelle: Vink et al. (2007)<br />

Folie 42

Gesamtsumme der relativen Krustenbewegungen<br />

Quelle: Vink et al. (2007)<br />

Folie 43

Angenommene tektonische Komponente<br />

Max. tectonic subsidence<br />

component northwest Germany<br />

Max. tectonic subsidence<br />

component western Netherlands<br />

Quelle: Vink et al. (2007)<br />

Folie 44

Minimale isostatische Komponente<br />

Quelle: Vink et al. (2007)<br />

Folie 45

Minimale isostatische Komponente<br />

Quelle: Vink et al. (2007)<br />

Folie 46

Modellierte MSL-Kurven<br />

• Modellierung von isostatischen Ausgleichsbewegungen:<br />

- globale Erd- und Eismodelle werden verwendet<br />

- berechnete Meeresspiegelkurven werden erstellt<br />

Quelle: Vink<br />

et al. (2007)<br />

Folie 47

Einfluss der skandinavischen Hebung auf unsere Küste<br />

Quelle: Mörner (1980)<br />

NETHERLANDS<br />

BELGIUM<br />

N. GERMAN COAST<br />

S. GERMAN COAST<br />

Gesamte post-glaziale<br />

Krustenbewegungen<br />

AXIS OF TILTING<br />

Folie 48

Paläoküstenlinien<br />

Quelle: Steffen et al. (2007)<br />

Folie 49

Paläoküstenlinien<br />

Quelle: Steffen et al. (2007)<br />

Folie 50

Paläoküstenlinien<br />

Quelle: Steffen et al. (2007)<br />

Folie 51

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