01. Februar 2024 Ι Die Hochwasserwelle, die seit den Weihnachtstagen die Elbe hinunter bis in die Nordsee gerollt ist, haben Wissenschaftler:innen von vier Helmholtz-Zentren koordiniert verfolgt und beprobt. Es war eine seltene Gelegenheit, um die Auswirkungen eines solchen Extremereignisses auf das Gewässer zu erforschen. Die gesammelten Daten werden helfen, zukünftige Risiken besser zu verstehen und Voraussagen treffen zu können.

Dem Hochwasser auf den Fersen

Das Hochwasser zum Jahreswechsel gab Anlass für eine spontane Expedition. Den Zustand der Elbe von der Quelle bis zur Mündung untersuchen Forschende verschiedener Helmholtz-Zentren im Rahmen des Messprogramms MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems – Modulare Beobachtungslösungen für Erdsysteme) seit einigen Jahren. Ab 2024 soll mit dem neuen Projekt ElbeXtreme im Rahmen der Forschungsmission mareXtreme der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) der Fokus auf Extremereignisse gelegt werden.

Vor dem Jahreswechsel bot sich die seltene Gelegenheit, die Untersuchungen während eines Hochwasserereignisses vorzunehmen. Während der Weihnachtsfeiertage 2023 startete eine Ad-hoc-MOSES-Kampagne. Dabei wurde die Hochwasserwelle von der tschechischen Grenze bis zur Mündung in die Nordsee verfolgt und beprobt. Die Fragestellung dabei: Wie verändern Extremereignisse wie ein Hochwasser die Zusammensetzung des Gewässers? Die Untersuchungen umfassten Messungen der Leitfähigkeit und der Wassertemperatur mit Sensorsonden. Parallel dazu wurden Wasserproben entnommen, die im Labor auf biogeochemische Parameter wie Kohlenstoffverbindungen, Nährstoffe, Mikroverunreinigungen, Metalle und Pigmente untersucht werden.

Zur richtigen Zeit am richtigen Ort: Von Bad Schandau bis Cuxhaven

Vom Beginn des Hochwassers Ende Dezember an verfolgten die Wissenschaftler:innen um Dr. Norbert Kamjunke vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) von Land aus acht Tage lang den Scheitelpunkt der Hochwasserwelle: von Bad Schandau an der deutsch-tschechischen Grenze bis nach Lauenburg bei Hamburg. Der Zugang zum Fluss war wegen der Überflutung des Umlandes oft schwierig, so dass die meisten Proben von Brücken entlang des Flusslaufes genommen wurden.

Vom Sperrwerk in Geesthacht an übernahmen die Kolleg:innen des Helmholtz-Zentrums HEREON das Monitoring der Flutwelle in der Tideelbe. Ihre Untersuchungen seien trotz der kurzfristigen Planung aktiv von der Hamburg Port Authority und der Fährgesellschaft der Elbfähre Glückstadt-Wischhafen unterstützt worden, was die gezielte Probenahme entlang des Tideflusses erst möglich gemacht habe, sagt Dr. Götz Flöser, Physiker am HEREON.

Wie verteilt sich die Welle in der Nordsee?

Nach dem Eintreffen der Hochwasserwelle bei Cuxhaven an der Elbmündung Mitte Januar haben die Wissenschaftler:innen des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, die Beobachtungen fortgesetzt. Sie waren eine gute Woche lang mit dem Forschungsschiff MYA II in der Elbmündung unterwegs, um die gleichen Inhaltsstoffe wie in der Elbe zu beproben.

Am 25.01. übernahm das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel den letzten Abschnitt: die Beprobung der Deutschen Bucht. Auf Helgoland übernimmt die LITTORINA den vollausgestatteten MOSES-Labor-Container vom AWI. Der Container ist extra für das Projekt entwickelt worden und wird fertig aufgebaut von Schiff zu Schiff übergeben. Dadurch ist die Mess-Sensorik einheitlich, was sicherstellt, dass auch die gewonnen Daten einheitlich und vergleichbar sind.

„Wir sind gespannt, ab wann wir wieder Normalwerte sehen. Die Hochwasserwelle bringt derzeit erstmal deutlich mehr Süßwasser in die Nordsee als gewöhnlich“, sagt Dr. Björn Raupers, Physikochemiker und GEOMAR-Fahrtleiter der Ad-hoc-Expedition.

Ob dies auch für Nähr- und Schadstoffe sowie andere gelöste Komponenten gilt, ist eine der bislang ungelösten Schlüsselfragen. Neben dem Salzgehalt wird das MOSES/ElbeXtreme-Team vom Forschungskutter LITTORINA aus daher eine Woche lang an verschiedenen Stellen Proben für eine Vielzahl von Nähr- und Schadstoffen nehmen, darunter Spurenelemente und Quecksilber, aber auch Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan, die durch das Hochwasser in die Nordsee transportiert wurden. Außerdem werden DNA-Spuren von Organismen untersucht, um die Auswirkungen der Flut auf die Struktur der Lebensgemeinschaften in der küstennahen Nordsee zu analysieren.