Was haben Miami, die Insel Sylt und Sydney gemeinsam? Strände über Strände. Strände, die inzwischen zu einem echten Motor und Wirtschaftsfaktor für die jeweiligen Regionen geworden sind. Schaut man sich die Küsten an, dann gibt es eine weitere Gemeinsamkeit, die zunächst kaum ins Auge fällt: In vielen Städten und Urlaubsregionen muss mit enormem Aufwand der Küstenverlauf stabil gehalten werden. Das bedeutet konkret: Die Strände werden mittels Sandaufspülungen permanent neu angereichert.

Küsten sind keine statischen Gebilde. Sie verändern sich permanent durch Stürme, Ebbe und Flut sowie durch die Kraft der Wellen. Zusätzlich beschleunigen starke Regenfälle sowie eine intensive Bodennutzung die Küstenerosion. Zum Erhalt der Küstenverläufe werden seit Jahrhunderten feste Bauwerke wie Deiche, Molen oder Buhnen errichtet. Eine Alternative ist es, die Strände wieder mit Sand aufzufüllen, der an anderer Stelle entnommen wird.

Auch die Ost- und Nordfriesischen Inseln oder Helgoland investieren in Sandaufspülungen und betreiben hierbei viel Aufwand. Zum Beispiel auf der beliebten Urlaubsinsel Sylt: Hier spült die Brandung vor allem während der Zeit der Winterstürme jährlich rund eine Million Kubikmeter Sand ins Meer, die Küstenlinie verschiebt sich um bis zu vier Meter. Um diese Verluste zu kompensieren, wurden seit 1972 auf Sylt rund 50 Millionen Kubikmeter Sand aufgespült – die Gesamtkosten summieren sich auf 228 Millionen Euro.

Zwei Varianten, um Sand wieder an den Strand zu bringen

Dazu werden auf Sylt jedes Jahr spezielle Spülschiffe angefordert, die ein Sand-Wasser-Gemisch aus 15 bis 30 Metern Meerestiefe an Bord saugen. Diese Spülschiffe arbeiten mehrere Kilometer vor der Küste und pumpen über Spülleitungen den Sand an den Strand. Dort wird er wiederum mit Planierraupen verteilt. Doch durch diese Umwälzprozesse werden die am Meeresboden lebenden Organismen stark beeinträchtigt, die Sedimentzusammensetzung verändert sich, Schadstoffe werden gelöst.

Bei einer anderen Variante der Sandaufspülung wird der vom Meeresboden aufgesaugte Sand noch im Wasser von einem Schiff aus wieder verteilt, wodurch die Sandbänke vor dem Strand gestärkt werden. Auch den Wellen soll auf diese Weise die Wucht genommen werden. Ein Nachteil dieser Maßnahme: Dort, wo der Sand gewonnen wird, also etwas weiter draußen auf dem Meer, aber immer noch in geringer Tiefe, findet sich eher feinerer Sand. Der für Aufschüttungen verwendete Sand hält sich deshalb nie genauso lange am Strand, wie der, der zuvor weggespült wurde. Die Kornzusammensetzung ist einfach anders.

Gleichzeitig ist es so, dass erdgeschichtlich gesehen die heutigen Küstengebiete nicht immer nahe der Küstenlinie lagen. So findet sich in der Nordsee eine Schichtung von Sanden unterschiedlicher Korngröße. Die Sandbagger gehen hier in die Tiefe, um einen guten Mix zu erhalten, der dann auch stabiler am Strand verbleibt. Die Technologien zum Sandabbau werden somit immer ausgereifter. Über die Umweltfolgen des großflächigen Sandabbaus ist jedoch wenig bekannt. Und bislang fehlen Strategien, um diese Maßnahmen nachhaltiger und noch effektiver zu gestalten.

Untersuchungen in den Abbaugebieten

Die Sandaufspülungen auf Sylt nahmen nun Forscherinnen und Forscher genauer unter die Lupe. In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Verbundprojekt STENCIL wurden nicht nur alle aktuellen Abbau- und Aufspülungsgebiete analysiert. Auch die Bewertung der Folgen für die Ökosysteme war Gegenstand der Untersuchungen. An dem Projekt waren verschiedene Forschungsdisziplinen beteiligt, damit eine umfassende Analyse gelingt: Ingenieure, Geologen, Biologen sowie Toxikologen.

Dr. Stefan Schimmels ist Betriebsleiter am Forschungszentrum Küste, einer Einrichtung der Universitäten in Hannover und Braunschweig, und Projektleiter von STENCIL. „Wir haben uns die Frage gestellt, wie nachhaltig diese Maßnahmen tatsächlich sind, wenn die Aufspülungen in großem Umfang jährlich wiederholt werden müssen und dafür möglicherweise Habitate zerstört werden“, sagt er.

Erste Ergebnisse des kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhabens liegen nun vor. Das Fazit der Forschenden: Grundsätzlich führt an der Praxis der Sandaufspülungen kein Weg vorbei, da sie flexibel einsetzbar sind – im Gegensatz zu starren Schutzbauten. Die Küste kann sich so weiterhin morphologisch anpassen, zum Beispiel an den ansteigenden Meeresspiegel. Künstlich befestigte Ufer hingegen würden bei weiterhin steigendem Meeresspiegel auch zum Verlust der Salzwiesen und Watten führen.

Einige künstlich geschaffene Sandbänke, wie sie auf der Wattseite der Insel Sylt zu finden sind, wurden zudem schnell von einer Pioniervegetation überzogen und zu wertvollen Rast- und Brutgebieten von Küstenvögeln. Zwar veränderten sie im Lauf der Zeit ihre Form, sie verloren aber über mehrere Jahrzehnte nur wenig von ihrer Substanz. Ebenso erwiesen sich künstliche Badestrände vor Büsum und Bensersiel als sehr beständig.

Infokasten: STENCIL

STENCIL ist eines von zwölf Projekten im Programm „Küstenforschung in Nord- und Ostsee“ und wurde vom Bundesforschungsministerium im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA3)“ gefördert. Das Vorhaben unter Leitung des Forschungszentrums Küste lief über einen Zeitraum von drei Jahren und endete im Oktober 2019. Beteiligt waren die Leibniz Universität Hannover, die Technische Universität Braunschweig, die RWTH Aachen sowie das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung.

Krater im Meeresboden

Doch aus Sicht des Forscherteams müssen auch die Nachteile der Sandvorspülungen künftig stärker berücksichtigt werden. Die Untersuchungen im Verbundprojekt haben ergeben, dass sich das Meer weit weniger von den massiven Eingriffen erholt als bislang angenommen wurde. „In den Abbaugebieten vor Sylt sind auch nach Jahrzehnten noch riesige Krater sichtbar“, berichtet Projektleiter Stefan Schimmels. Die ehemals steilen Grubenränder rutschen in die Krater und feines Sediment setzt sich in den Gruben ab.

Um die Umweltverträglichkeit der Sandentnahmen zu verbessern, wurde im Rahmen von STENCIL u.a. das für Flüsse entwickelte Verfahren der Hydrotoxikologie auf die marine Umgebung angepasst. Mit ihm kann gemessen werden, wie Muscheln oder Fische auf diese Eingriffe reagieren. „Wenn aufgewirbeltes oder sich ablagerndes Sediment schädlich für bestimmte Lebewesen ist, dann sollten die Maßnahmen anders konzipiert werden“, fordert Schimmels.

Konkrete Lösungsvorschläge hierzu gibt es noch nicht, da es an entsprechenden Beobachtungen und Studien fehlt, um die langfristigen Auswirkungen für die Ökosysteme beurteilen zu können. Die Forscherinnen und Forscher haben jedoch eine umfassende SWOT-Analyse veröffentlicht, um Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken solcher Maßnahmen darzustellen (Staudt et al., 2019). Diese Analyse könnte künftig als Entscheidungshilfe für die Behörden dienen, da sie Vor- und Nachteile verschiedener Entnahme- und Aufspülverfahren objektiv gegenüberstellt und mögliche Optimierungsmöglichkeiten aufzeigt, die durch weitere Untersuchungen noch konkretisiert werden müssen.

Weltweit steigt Nachfrage nach Sand

Die weitere und langfristige Überprüfung der Auswirkungen des Sandabbaus ist aus Sicht Schimmels daher zwingend notwendig, zumal die Abbaumengen mariner Sandvorkommen zum Erhalt von Stränden und Dünen auch hierzulande weiter zunehmen werden. So werden zwei Drittel der Außenküsten in Mecklenburg-Vorpommern als Rückgangsgebiete eingestuft. International sind die Dimensionen noch gewaltiger. In Holland experimentieren Küstenschützer seit einigen Jahren mit so genannten Megaaufspülungen. Im Projekt „Sandmotor“ werden in der Nähe von Den Haag riesige Sandmengen von 20 bis 30 Millionen Kubikmeter ausgebracht, die durch Wind und Wellen verteilt werden.

Sandengpässe seien hierzulande zwar vorerst nicht zu erwarten, zumal strenge Gesetze den Abbau in der Nord- und Ostsee reglementieren, sagt Schimmels. „Allerdings hat im weltweiten Maßstab schon eine Sandkrise eingesetzt, da andere Länder nicht über diese Ressourcen verfügen. Die Auswirkungen des Klimawandels, die steigenden Meeresspiegel, werden diese Nachfrage weiter nach oben treiben.“

Infokasten: Rohstoff Sand

Nach Schätzungen werden weltweit jährlich 15 Milliarden Tonnen Sand aus Vorkommen an Land, in Flüssen und im Meer abgebaut – und nicht nur für Küstenschutz. Sand wird auch für die Herstellung von Beton, Glas, Chemieprodukten oder Solarzellen genutzt. Allein für jeden Kilometer Autobahn, der gebaut wird, werden rund 30.000 Tonnen Sand verbraucht. Dabei entsteht dieser nachwachsende Rohstoff nur langsam: Er stammt aus alten Gesteinen, die im Laufe von Zehntausenden Jahren verwitterten, durch Flüsse transportiert und geschliffen und auf dem Meeresboden abgelagert wurden.

Text: Henning Kraudzun (Projektträger Jülich)

Fachliche Begutachtung: Dr.-Ing. Stefan Schimmels (Forschungszentrum Küste)

Referenzen

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  Küstenforschung Nordsee-Ostsee – KÜNO. (2013-2020). [Webseite des Programms zur Küstenmeerforschung, deutsche-kuestenforschung.de]. Aufgerufen am 09.09.2020.

  Menn, I., Junghans, C. & Reise, K. (2003). Buried alive: Effects of beach nourishment on the infauna of an erosive shore in the North Sea. Senckenbergiana maritima, 32, 125-145. doi:10.1007/BF03043089

  Nordstrom, K. F. (2005). Beach Nourishment and Coastal Habitats: Research Needs to Improve Compatibility. Restoration Ecology, 13(1), 215-222. doi:10.1111/j.1526-100X.2005.00026.x 

  Reise, K. & Buschbaum, C. (2007). Mehr Sand statt Stein für die Ufer der Nordseeküste. Meeresbiologische Beiträge, 17, 77-86.

  Reise, K. & Lackschewitz, D. (2003). Combating habitat loss at eroding Wadden Sea shores by sand replenishment. In W. J. Wolff, K. Essink, A. Kellermann & M. A. van Leeuwe (Hrsg.), Challenges to the Wadden Sea area: Proceedings of the 10th International Scientific Wadden Sea Symposium, Groningen, The Netherlands, 31 October - 3 November 2000 (S. 197-206). Groningen: University of Groningen.

  Staudt, F., Ganal, C., Gijsman, R., Hass, H.C., Mielck, F., Schürenkamp, D., Tegethoff, K., Wolbring, J., Schlurmann, T. & Schimmels, S. (2019). Erfahrungen mit Sandersatz im Küstenschutz. Eine allgemeine Entscheidungsunterstützung für die Praxis mit aktuellen Erkenntnissen aus der Wissenschaft. Hannover: Forschungszentrum Küste [u.a.]. doi:10.15488/9833

  STENCIL – Strategies and Tools for Environment-Friendly Shore Nourishments as Climate Change Impact Low-Regret Measures. (2020) [Webseite des Forschungsprojekts, www.stencil-project.de]. Aufgerufen am 09.09.2020.

  Wilber, D., Clarke, D., Ray, G. & Van Dolah, R. (2009). Lessons Learned From Biological Monitoring of Beach Nourishment Projects. Proceedings of the Fortieth Texas A&M Dredging Seminar (Session 3B, Nr. 6, 15.-17.06.2009 Tempe, Arizona) [www.westerndredging.org], 262-274. Aufgerufen am 01.09.2020.

DOI
https://doi.org/10.2312/eskp.038

Veröffentlicht: 14.09.2020, 7. Jahrgang

Zitierhinweis: Kraudzun, H. (2020, 14. September). Sand für den Erhalt der Küsten. Earth System Knowledge Platform [www.eskp.de], 7. doi:10.2312/eskp.038

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