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Climate-related changes of coastal tidal ranges in the North Sea and their driving factors
Li, Wenguo
Hamburg (Deutschland)
Selbstverlag
2021, 119 S., Abb., Tab., Lit.
Sprache: Englisch
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[Quelle: https://d-nb.info]
Tidal ranges are changing worldwide also by non-astronomic factors. Increasing tidal ranges coupled with sea-level rise induced by climate change widely threaten coastal environment and marine activities. Therefore, it is imperative to recognize the contributions of these non-astronomic factors on tidal ranges and to understand the underlying dynamics. In the present study, the regional 3D baroclinic hydrodynamic Hamburg Shelf Ocean Model (HAMSOM) is applied to the North Sea for the period from 1948 to 2014 in order to investigate the influence of four different physical forcing mechanisms and their climate-induced changes on coastal tidal ranges: (1) open boundary sea surface height (SSH); (2) heat flux; (3) wind stress; (4) river input. Accordingly, five experiments are configured: a hindcast run with realistic forcing conditions serving as the reference run, and four scenario runs, where for each of the four forcing mechanisms the data of the first decade since 1950 are used repetitively over the entire simulation period. Besides, in order to better understand the underlying dynamics responsible for heat flux and river input, the influence of ocean stratification on tidal ranges was analyzed in detail, and in this context additional numerical simulations were carried out in the baroclinic and barotropic modes covering the same period. Trends of annual and seasonal (winter and summer) mean tidal range (MTR) are analyzed over the period from 1950 to 2014 for 22 tide-gauge stations, where the simulated sea surface elevations agree well with observations. The open boundary SSH rise is demonstrated to be the dominant contribution to the increasing annual MTR with 0.28 mm yr-1. Increasing wind stress also has a significant impact but generally negatively correlates with changes in the coastal MTR. Particularly, it has a large impact in winter due to stronger wind in this season, with an average contribution of -0.10 mm yr-1. Growing heat flux and river input add to the coastal MTR trends with a more significant contribution of about 0.06 mm yr-1 in summer despite the fact that compared to winter only minor changes of heat flux and river input occur in this season. The governing dynamics responsible for observed changes in MTR caused by individual physical forcing are also discussed in the study. Boundary SSH rise directly alters the coastal MTR through increased coastal water depth. In contrast, increasing wind stress affects the MTR majorly via an enhanced bottom stress induced by an increased momentum input by the stronger winds. Growing heat fluxes and river discharges modify the baroclinicity (majorly stratification) in the North Sea, subsequently resulting in a reduction of MTR trends along the British coast and an amplification in the German Bight. This was demonstrated by the contrast between baroclinic and barotropic simulations. The baroclinicity has the potential to modulate surface tides through ocean stratification on seasonal and secular scales. The statistical analysis of the mean tidal range difference (TRD) between the baroclinic and the barotropic modes in winter and summer at 22 tide-gauge stations, shows that generally the TRD in summer is much larger than in winter, with a maximum magnitude of approximately 11 cm. The spatial distribution of the seasonal TRD, with negative values along the British coast and positive ones in the German Bight indicates a westward shift in the amphidromic system of the North Sea due to baroclinity. This shift originates from altered vertically averaged tidal current velocities in stratified regions, as an effect of decoupling induced by stratification. As a secondary effect, this alteration also induces subsequent changes of tidal ranges in coastal well-mixed regions. It is also demonstrated that, on the secular scale, an altered stratification and ocean warming may lead to both, positive trends in the tidal range and the mean sea level, respectively.
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Dynamik des Suspensionstransports in einem Tideaestuar. Abschlussbericht
1986, 46 S.,
Fraunhofer IRB Verlag
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Gegen Flutwasser widerstandsfähige Gebäudekonstruktionen. Folgen des Klimawandels sind die neuen bautechnischen Herausforderungen
Der Bausachverständige, 2022
Wieland, Thomas
Kompensationsmaßnahmen im Brackwasserbereich von Ästuaren. Entwicklungen im Tidepolder Luneplate an der Unterweser in den Jahren 2012 bis 2020
Naturschutz und Landschaftsplanung, 2022
Kapsch, Antje E.
Auf dem Holzweg? Vom Spagat zwischen Tourismus, Biotop- und Küstenschutz
Geographische Rundschau, 2022
Eichmanns, Christiane; Schüttrumpf, Holger
Sandfangzäune als Nature-based Solution im Küstenschutz
Wasser und Abfall, 2022
Ebener, Andra; Jänicke, Leon; Arns, Arne; Jensen, Jürgen
Untersuchungen zur Entwicklung der Tidedynamik an der deutschen Nordseeküste - Ein Ansatz zur Identifizierung und Quantifizierung von Tideveränderungen durch lokale Systemänderungen (kostenlos)
Die Küste, 2021
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