Forschungsprojekte – Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen

BoucheDuRoi - Gegenständliche Modellierung der Deckwerkstabilität und der Fußsicherung eines Wellenbrechers unter Wellen- und Strömungsbelastung an der Mündung des Mono-Rivers in Benin

Aufgrund hoher morphologischer Aktivität im Untersuchungsgebiet verlagert sich die Mündung des Mono-Flusses regelmäßig und führt häufig zur Schließung des Mündungsbereichs mit erheblichen Auswirkungen sowohl auf die lokalen Siedlungsgebiete infolge Rückstau und Überflutung bei saisonal hohen Abflüssen als auch Folgen auf die lokale Artenvielfalt. Daher hat die Regierung Benins beschlossen, mit Unterstützung der Weltbank eine dauerhafte Lösung zur Stabilisierung der Mündungsöffnung zu finden und damit langfristig einen Abfluss des Mono-Rivers zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wurden konzeptionelle Studien und numerische Untersuchungen zur grundlegenden Machbarkeit durchgeführt, um diesem Gebiet die volle Funktion als Abfluss für das Fluss-Lagunen-System des Mono-River zu ermöglichen und Risiken der Überschwemmungen der flussaufwärts gelegenen Dörfer zu vermeiden. Das Ludwig-Franzius-Institut (LuFI) der Leibniz Universität Hannover (LUH) ist in diesem Zusammenhang mit der Planung, Durchführung, Auswertung und Dokumentation von 2D und 3D Modellversuchen zur Bestimmung der Deckwerkstabilität und des Kolkschutzes der Wellenbrecher unter Wellen- und Strömungsbelastung an der Mündung des Mono-Rivers, der Bouche du Roy, in Benin beauftragt.

Leitung: Dr.-ing. Nils B. Kerpen, Prof. Dr.-ing. Torsten Schlurmann

Team: Justus Bock M.Sc.

Jahr: 2025

Förderung: Inros Lackner Togo

Laufzeit: 05/2025 - 12/2026

Modellversuche zur Untersuchung der Mikroflotation unter Strömungseinfluss

Evaluation von Einflüssen und Wechselwirkungen verschiedener externer Faktoren während der Mikroflotation durch iterative Planung, Durchführung und Auswertung praktischer Versuche in Strömungs- und Wellenkanälen.

Leitung: Dr.-Ing. Nils Kerpen

Jahr: 2024

Förderung: MicroBubbles GmbH

Laufzeit: 12/2023 - 05/2025

METAscales – Marine Extremes Transforming CoAsts – pathways for coastal adaptation across scales

Als Teil der dritten Forschungsmission der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) unter dem Titel „Wege zu einem verbesserten Risikomanagement im Bereich mariner Extremereignisse und Naturgefahren“ (mareXtreme), setzt sich das Verbundprojekt METAscales mit Extremereignissen auseinander, die sich durch die Beschleunigung des Meeresspiegelanstiegs zukünftig schneller verändern werden. Das übergeordnete Ziel von METAscales ist die Steigerung der Resilienz von Küstengemeinschaften gegenüber solchen Extremereignissen und Naturgefahren. Durch Co-Design sowie die Mitgestaltung und Bewertung von Zukunftsstrategien sollen gemeinsame Ansätze für die Planung, den Schutz und das Katastrophenrisikomanagement von Küstengebieten entwickelt werden. Dabei soll auch ausgelotet werden, welche weiteren Anpassungsmöglichkeiten heutzutage anwendbar sind, wie mit diesen Möglichkeiten ein ausreichendes Schutzniveau herzustellen wäre und welche Vorlaufzeiten nötig sind, um Anpassungsziele auch zu erreichen. Das Hauptziel der Arbeiten des Ludwig-Franzius-Instituts ist die Bewertung von regionalen und lokalen Auswirkungen von marinen Extremereignissen auf den Bereich der deutschen Nordseeküste für verschiedene Zeitskalen. In Abhängigkeit vom Meeresspiegelanstieg werden dafür Veränderungen in den Eintrittswahrscheinlichkeiten von Extremwasserständen statistisch ausgewertet und darauf basierend Vorlaufzeiten abgeleitet, welche zur Durchführung von Anpassungsoptionen künftig zur Verfügung stehen werden. Weiterhin werden prozessbasierte numerische Modelle eingesetzt, mit denen die Auswirkungen zusammengesetzter Extremereignisse auf ausgewählte Fokusregionen (Reallaborstandorte) für verschiedene Lastfälle im Detail untersucht werden.

Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann

Team: Dr.-Ing. Christian Jordan

Jahr: 2024

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Laufzeit: 01.01.2024 – 31.12.2026

DAM Exrem: MULTI-MAREX - Ein Real-Labor für verbesserte Prognose- und Aktionsmöglichkeiten für multiple geomarine Extremereignisse; Vorhaben: Ausbreitungs- und Überflutungsdynamik und Evakuierungsplanung auf der 'letzten Meile'

Im Rahmen der dritten Forschungsmission mareXtreme der Deutschen Allianz für Meeresforschung (DAM) erforscht das Verbundprojekt Multi-Marex geomarine Extremereignisse und damit verbundene Gefahren in Griechenland. Erdbeben und vulkanogene oder seismogene Tsunamis sowie deren Kaskadenereignisse haben kurz- oder langfristig schwerwiegende Folgen für Küstengemeinden und touristische Zentren. Für einen ausgewählten Reallaborstandort sollen daher Handlungs- und Vorhersagemöglichkeiten entwickelt werden, um Frühwarnung und Katastrophenschutz zu verbessern. Das Forschungszentrum Küste (FZK) untersucht dabei mithilfe numerischer Modellierung die Ausbreitung der Tsunamis im Flachwasser sowie die Überflutungsdynamik an Land.

Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann, Dr.-Ing. Mario Welzel

Team: M.Sc. Maja Gieseking

Jahr: 2024

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (FKZ: 03F0952G)

Laufzeit: 01.01.2024 bis 31.12.2026

SeaStore2: Schutz und Wiederansiedlung von Seegraswiesen in der südlichen Ostsee

Seegraswiesen sind wegen ihrer Biodiversitätsförderung und wichtigen Ökosystemleistungen, wie Kohlenstoffbindung und Küstenschutz, essenziell. Das SeaStore-Projekt zielt darauf ab, Seegraswiesen in der deutschen Ostsee wiederanzusiedeln. Ein umfassender Leitfaden soll Behörden bei Schutz, Erhalt und Wiederansiedlung unterstützen. Der Fokus liegt dabei auf der Standortwahl, Pflanztechnik, Erfolgskontrolle und Einbindung der Öffentlichkeit. Wissenschaftler aus unterschiedlichen Disziplinen arbeiten zusammen, um optimale Wiederansiedlungszeiträume und Automatisierungsansätze zu entwickeln.

Leitung: Dr. Maike Paul

Team: Lars Kamperdicks

Jahr: 2024

Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN); Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)

Laufzeit: 08/2024 – 07/2027

sea4soCiety-2: Innovative Ansätze zur Verbesserung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Küstenökosystemen

Teilvorhaben: Ökosystemleistungen und sozio-ökologische Dynamik von vegetativen Küstenökosystemen sea4soCiety-2 ist eines der fünf Forschungskonsortien der Deutschen Meeresforschungs-Allianz (DAM) Forschungsmission „Marine Kohlenstoffspeicher als Weg zur Dekarbonisierung“, die sich bereits in der zweiten Phase befindet. Vegetative Küstenökosysteme (CVE) gehören zu den stärksten natürlichen Reservoiren von Treibhausgasen (THG) mit einem extrem hohen Potenzial für die Bindung von Kohlendioxid (CDR). sea4soCiety-2 zielt darauf ab, innovative Ansätze zu entwickeln, um das Potenzial für die Bindung und Speicherung von Kohlenstoff in CVE (blauem Kohlenstoff, „blue carbon“) weltweit zu erhöhen, die ökologisch machbar, nachhaltig, rechtlich und ethisch einwandfrei sind. Daher ist ein besseres Verständnis der Vielfalt der Ökosystemleistungen (ÖSL), die von CVE geliefert werden (z. B. Küstenschutz, Bereitstellung von Habitaten, Erholung), und der Art und Weise, wie das Angebot der Leistungen vom Zustand und der räumlichen Verteilung der Ökosysteme abhängt, von großer Bedeutung, um fallspezifische Anreize für die (Wieder-) Ansiedlung von CVE über blauen Kohlenstoff hinaus zu schaffen. Wir entwickeln eine Bewertung der Ökosystemleistungen von vier CVE (Salzwiesen, Seegras, Makroalgen und Mangroven) für wichtige Fallstudiengebiete in Deutschland, Kolumbien und Malaysia, in denen sowohl biophysikalische als auch sozioökonomische Schwellenwerte für CDR- und CVE-(Wieder-)Ansiedlungsinitiativen berücksichtigt werden. Das gesammelte Wissen und die Perspektiven werden für die Entwicklung von Managementempfehlungen für Blue Carbon Initiativen genutzt.

Leitung: Dr. Maike Paul

Team: Dr. Kremena Burkhard, Dr. Johanna Schumacher

Jahr: 2024

Förderung: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) (FKZ: 03F0966F)

Laufzeit: 08/2024 - 07/2027

Reallabor 70 GW Offshore Wind

Die Nordsee wird zum Schauplatz des weltweit größten Kraftwerks für erneuerbare Energien, indem bis 2045 die Offshore-Windenergie auf 70 Gigawatt ausgebaut wird. Im Rahmen des Projekts "Reallabor 70 GW Offshore Wind" wird dieser umfangreiche Ausbau von einem interdisziplinären Team aus Wissenschaft und Forschung begleitet. Dies ermöglicht innovative Ansätze zur nachhaltigen maritimen Raumnutzung sowie zur Bewertung der marinen Umweltfolgen, einschließlich der Berücksichtigung gesellschaftlicher und struktureller Veränderungen in den Küstenregionen. Das Projekt wurde initiiert durch die Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und die Leibniz Universität Hannover als Teil des ForWind - Zentrums für Windenergieforschung. Zu den Partnern zählen das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, das Soziologische Forschungsinstitut Göttingen, das Helmholtz-Zentrum Hereon und die Technische Universität Braunschweig. Das Sprecher:innenteam des Projekts besteht aus Prof. Dr. Kerstin Avila (Carl von Ossietzky Universität Oldenburg) und Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann (Leibniz Universität Hannover), mit Dr. Stephan Barth (Carl von Ossietzky Universität Oldenburg/ForWind) als Koordinator. Im Projekt verfolgt man einen interdisziplinären Reallabor-Ansatz, der technische Innovationen, nachhaltige Raumplanung und gesellschaftliche Dimensionen integriert. Mittels Co-Design, Co-Produktion und Co-Evaluation werden Entwicklungspfade für die Zukunft der Offshore-Windkraft gemeinsam mit allen Beteiligten erstellt. Der wissenschaftliche Beitrag des Ludwig-Franzius-Instituts der Leibniz Universität Hannover konzentriert sich auf die Erhebung und Verarbeitung von Feld- und Labordaten zur Untersuchung der umweltphysikalischen Auswirkungen von Offshore-Windenergieanlagen. Ziel ist es, umfassende Strategien für die Erfassung und Reduzierung unerwünschter Auswirkungen auf die marine Umwelt, Biodiversität und Ökosystemleistungen zu entwickeln und so ein fundiertes, nachhaltiges Verständnis der kumulierten Auswirkungen auf die Meeresumwelt zu fördern.

Leitung: Dr. Stephan Barth, Prof. Dr. Kerstin Avila, Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann

Team: M.Sc. Mareile Wynants

Jahr: 2024

Förderung: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur

Laufzeit: 01.10.2024 - 30.09.2029

SALTGARDEN - Nachhaltige adaptive Landschaften zur Förderung der Widerstandsfähigkeit und Dynamik des Naturerbes Wattenmeer

Salzwiesen spielen eine zentrale Rolle im Küstenschutz, da ihre komplexen Vegetationsstrukturen bei Überflutungen die Wellenenergie absorbieren, wodurch sowohl das Risiko der Küstenerrosion als auch die Gefahr großflächiger Überflutungen des Hinterlands reduziert werden können. Gleichzeitig dienen Salzwiesen als natürliche Kohlenstoffsenken, indem sie bei Überflutungen kohlenstoffhaltige Sedimentpartikel aus dem Wasser filtern, wodurch sowohl das Wachstum und die Stabilität der Salzwiesenplattform als auch die langfristige Kohlenstoffspeicherung gefördert werden. Zusätzlich bieten Salzwiesen einen Lebensraum für eine Vielzahl spezialisierter Tier- und Pflanzenarten und gehören somit zu den artenreichsten Ökosystemen in den nordeuropäischen Küstenregionen. Die Funktionalität dieser wertvollen Ökosysteme und ihren Ökosystemleistungen ist jedoch zunehmend gefährdet: Jahrhundertelange intensive Bewirtschaftung hat zu einer erheblichen Beeinträchtigung der natürlich ablaufenden Prozess- und Vegetationsdynamiken sowie zur Degradation vieler Salzwiesen geführt. Zusätzlich verstärken die Auswirkungen der dreifachen ökologischen Krise – Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Umweltverschmutzung – den Druck auf diese empfindlichen Lebensräume und gefährden ihren langfristigen Erhalt. Das EU-Forschungsprojekt SALTGARDEN (engl.: Sustainable Adaptive Landscapes through Transdisciplinary Gardening to Advance the Resilience and Dynamics of our Ecological Natural-heritage) der Wattenmeeranrainerstaaten Dänemark, Deutschland und der Niederlande untersucht, wie durch den Schutz und die ökologische Aufwertung von Salzwiesen deren langfristiger Beitrag zum natürlichen Klimaschutz und Küstenschutz sichergestellt werden kann. Ein zentraler Fokus liegt dabei auf der Frage, inwieweit die Förderung der Biodiversität in Salzwiesen eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung der ökologischen Dreifachkrise spielen kann.

Leitung: PhD Maike Paul

Team: Dr. Thaísa Fernandes Bergamo; Alida Reinsch, M.Sc.

Jahr: 2024

Förderung: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR); Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN); Niederländischer Forschungsrat (NWO)

Laufzeit: 06/2024 - 05/2028

Zukunftslabor Wasser - RiverSnap

RiverSnap ist ein lokales bürgerwissenschaftliches Projekt zur Aufzeichnung und Schätzung einiger hydrologischer Parameter wie Wasserstand, Flusslauf (Erosion/Senkung des Flusses) und Vegetation.

Leitung: Prof. Dr.-Ing. Torsten Schlurmann; Dr.-Ing. Mario Welzel

Team: Dr. Armin Moghimi

Jahr: 2023

Förderung: Zukunftslabor Wasser Niedersachsen

Laufzeit: 2023-2026 (First Phase)

SFB 1463 - Integrierte Entwurfs- und Betriebsmethodik für Offshore-Megastrukturen

Am Sonderforschungsbereich beteiligen sich vier Fakultäten der Leibniz Universität Hannover, zwei Institute der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, je ein Institut der Technischen Universität Dresden, der Freien Universität Berlin sowie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Gemeinschaftlich arbeiten die Forscherinnen und Forscher an neuen Strukturkonzepten für zukünftige Offshore-Megastrukturen.

Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund Rolfes

Team: diverse

Jahr: 2021

Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 01/2021 - 12/2024

Modellbildung zur Vorhersage von Bauteil- und Arbeitsschiffbewegungen im Seegang

Das Teilprojekt A06 des Sonderforschungsbereich 1463 "Integrierte Entwurfs- und betriebsmethodik für Offshore-Megastrukturen" fokussiert auf die Abhängigkeiten zwischen Wetterlage, Arbeitsgerät (z. B. Kranschiff, Schleppschiff) und Bauteil, um insbesondere die bautechnische Realisierbarkeit und die Anforderungen von Offshore-Megastrukturen auf See zu bewerten und frühzeitig ins Design und in den Betrieb für Inspektions- und Wartungsarbeiten mit einfließen zu lassen. Im Kern geht es bei der technischen Realisierbarkeit und bei Wartungseinsätzen um die Vorhersage des Schwimm- und Bewegungsverhaltens von Bauteilen und Arbeitsgeräten aufgrund von hydrodynamischen Einwirkungen aus Wellen und Strömungen. Wenn die Einwirkungen zu starke Strukturbewegungen verursachen, lassen sich die Strukturelemente nur sehr schwer oder gar nicht kontrolliert positionieren, absenken, einbauen und auch Wartungsschiffe können Techniker und Material nicht transferieren.

Leitung: Jun.-Prof. Dr.-Ing. Arndt Hildebrandt

Team: M.Sc. Jannik Meyer

Jahr: 2021

Förderung: DFG

Laufzeit: 01.01.2021-31.12.2024

CoastalFutures - Zukunftsszenarien zur Förderung einer nachhaltigen Nutzung mariner Räume

Als Teil der Forschungsmission „Schutz und nachhaltige Nutzung mariner Räume“ der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) wird im Verbundprojekt CoastalFutures ein neuartiges skalenübergreifendes End-to-End (E2E) Modellsystem für Nord- und Ostsee und die Küstengebiete entwickelt. Mit diesem Modellsystem schafft das Projekt eine virtuelle Umgebung (i) zur Untersuchung von Auswirkungen der Klimaänderung und anthropogener Nutzungen auf Ökosysteme und (ii) zur Testung unterschiedlicher Managementmaßnahmen. Das Projekt stellt damit ein innovatives Instrument zur Entscheidungsunterstützung für ein maritimes Systemmanagement bereit und schafft Handlungswissen. CoastalFutures konzentriert sich dabei auf vier Managementsektoren: (i) Offshore-Energieerzeugung, (ii) Fischerei, (iii) Küstenschutz und Sandmanagement und (iv) Nährstoff- und Schadstoffeinträge. Die Arbeiten des Ludwig-Franzius-Instituts konzentrieren sich hierbei insbesondere auf die Arbeitspakete „AP3 - Ökoystemauswirkungen durch Offshore-Windenergieausbau“ und „AP4 – Naturverträglicher Küstenschutz und Sedimentmanagement (Co-development)“. In beiden APs legt das Teilvorhaben den Fokus auf die Modellbildung und Modellierung der grundlegenden physikalisch-biologischen Prozessketten und marine Wechselwirkungen, die infolge der Nutzung der Offshore-Windenergie sowie infolge von Unterhaltungs- und Baumaßnahmen entlang der Küsten von Nord- und Ostsee entstehen. Insgesamt werden Szenarien der bestehenden und zukünftigen Nutzung und daraus entstehende Nebenwirkungen mit der marinen Umwelt entwickelt und die Bewertung der Nutzungsauswirkungen auf das Ökosystem zusammen mit Partnern aus dem maritimen Management, Interessenvertreten der Industrie und Nichtregierungsorganisationen durchgeführt.

Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann, Dr.-Ing. Christian Jordan

Team: Karen Patricia Garcia Angulo, M. Sc.

Jahr: 2021

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Laufzeit: 01.12.2021 – 30.11.2024

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