Wie wirkt sich der Abfluss auf den Küstenspiegel aus?

Nach Tagen heftigen Regens vom Hurricane Harvey im August 2017 waren Flüsse und Buchten im Großraum Houston und an der Küste von Texas voll mit Flutwasser, das schlammige, sedimenthaltige Gewässer landeinwärts in den Golf von Mexiko brachte. (Foto: NASA Earth Observatory)

Voller Regenwasser vom Hurrikan Irene, der New England im August 2011 durchnässte, schickte der Connecticut River große Mengen von Schlamm Sediment in Long Island Sound. (Foto: NASA Earth Observatory)

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Eine neue Studie, die von der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) durchgeführt wurde, hat einen neuen Faktor entdeckt, der den Küstenmeerspiegel beeinflusst.

Es ist bekannt, dass Gezeiten, Winde, Wellen und sogar der Luftdruck eine Rolle bei der Ebbe und Flut des Ozeans in Küstengebieten spielen. Laut der jüngsten Studie könnte der Abfluss von Flüssen auch beim Meeresspiegelwechsel eine Rolle spielen.

Die Studie, veröffentlicht am 9. Juli in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences , untersucht jahrzehntelangen Fluss-und Gezeiten-Daten von Messgeräten in den östlichen USA installiert Die Forscher dann kombiniert diese Daten mit Informationen über die Wasserdichte, Salzgehalt und der Erde Rotation, indem ein mathematisches Modell erstellt wird, das jährlich den Zusammenhang zwischen Flussabfluss und Meeresspiegel beschreibt.

"Die Gleichung, die wir abgeleitet haben, lässt uns vorhersagen, wie hoch der Meeresspiegel basierend auf dem Fluss steigen wird, und dann diese Vorhersage mit tatsächlichen Messungen und Beobachtungen vergleichen", sagt Chris Piecuch, Physical Oceanograph am WHOI und Hauptautor der Studie. "Basierend auf unserem Modell und den Beobachtungen stellen wir fest, dass Schwankungen in der Wassermenge, die jährlich aus einem Fluss kommt, den mittleren Meeresspiegel in der Küste um mehrere Zentimeter erhöhen oder senken können."

Die Studie fand heraus, dass der größte Teil dieser Veränderung des Meeresspiegels nur auf einer Seite der Flussmündung stattfindet. Da Süßwasser von Natur aus weniger dicht ist als Salzwasser, schwimmt der Flussausfluss entlang der Meeresoberfläche, wo die Erdrotation ihn dazu zwingt, sich entlang der Küste scharf zu drehen. In der nördlichen Hemisphäre folgt das Wasser der rechten Seite des Flusses; in der südlichen Hemisphäre die linke Seite. In beiden Fällen bildet das Süßwasser einen Strom, der das Wasser gegen die Küstenlinie drückt und dabei den Meeresspiegel erhöht.

Momentan, sagt Piecuch, ist das Modell immer noch nur ein Proof-of-Concept, könnte aber bereits dabei helfen, die Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf bestimmte Küstenregionen zu berechnen. Diese Daten fehlen in den aktuellen Satellitenmessungen, da die Auflösung vorhandener Sensoren nicht gut genug ist, um genaue Messungen der Meereshöhe innerhalb weniger Kilometer vor der Küste zu erhalten.

"Wenn Sie an gesellschaftliche Auswirkungen denken, wollen Sie wissen, was an der Küste passiert", sagt Piecuch. "In tief liegenden Gebieten wie Bangladesch wissen wir noch nicht, wie sich Meeresspiegel und Flussabfluss vereinigen. Aber wenn ein großer Sturm durchkommt, könnte selbst ein kleiner Anstieg des mittleren Meeresspiegels einen großen Einfluss auf das Hochwasser haben. "

Das WHOI-Modell wurde nur für die jährliche Berechnung des durchschnittlichen Meeresspiegels verwendet - aber Piecuch und seine Kollegen arbeiten daran, dies zu ändern. Sie hoffen, detailliertere und detailliertere Daten zu berücksichtigen, damit sie verstehen können, wie einzelne Ereignisse, wie ein Hurrikan oder starker Regen, das Meeresniveau beeinflussen könnten.

"Viele Prozesse können den Meeresspiegel beeinflussen, so dass Vorhersagen über den regionalen Meeresspiegelwechsel zu einer Herausforderung werden", sagt Larry Peterson, Programmdirektor in der Abteilung für Meereswissenschaften der National Science Foundation (NSF), die die Forschung finanziert. "Diese Wissenschaftler zeigen, dass Abflüsse aus Flüssen eine wichtige, aber übersehene Rolle bei der Interpretation des Meeresspiegels aus den stromabwärts gelegenen Pegeln spielen können. Die Arbeit hat wichtige Implikationen für Klimamodelle, Fernerkundung und die Projektion von Küstenhochwasserrisiken. "

Ebenfalls an der Studie beteiligt waren Steven J. Lentz von WHOI, Klaus Bittermann und Andrew C. Kemp von der Tufts University, Rui M. Ponte und Christopher M. Little von Atmospheric and Environmental Research, Inc. und Simon E. Engelhart von der Universität von Rhode Island.

Die Forschung wurde durch Zuschüsse von der NASA, NSF und dem Investment in Science Fund in der Woods Hole Oceanographic Institution unterstützt.