Ökohydraulik und Ökosystemleistungen – Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen

Wir nutzen hydraulische Modellversuche und Feldstudien, um gezielt die Wechselwirkung zwischen sesshaften Organismen im Küstenraum (Salzwiesen, Seegras, Muschelbänke) und Hydrodynamik zu untersuchen. Diese Wechselwirkung bewirkt Wellen- und Strömungsdämpfung sowie Sedimentstabilisierung, was relevante Ökosystemleistungen für den Küstenschutz sind. Ziel ist es einerseits die Prozesse zu verstehen und andererseits diese Ökosystemleistungen zu bemessen, um sie in Küstenschutzstrategien berücksichtigen zu können.

Zusätzlich wird untersucht, wie traditionelle Küstenschutzbauwerke (z.B. Deiche, Schutzdünen) umgestaltet und neue Ökosysteme geschaffen werden können, um weitere Ökosystemleistungen wie ästhetischen Mehrwert, Biodiversität oder Kohlenstoffspeicherung zu erbringen. Dies erfordert eine interdisziplinäre Herangehensweise, so dass neben Küsteningenieurwesen auch Elemente aus Fernerkundung, Ökologie und Geoökologie sowie den Materialwissenschaften Anwendung finden.

Ausgewählte Projekte

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Publikationen

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Hitzegrad J, Rentsch L, Hoffmann TK, Paul M, Windt C, Schlurmann T et al. Wave-induced hydrodynamics of biogenic structures in the central Wadden Sea: Implications of the transformation from mussel beds to oyster reefs for wave attenuation. Coastal engineering. 2025 Jul 15;200:104763. Epub 2025 Apr 18. doi: 10.1016/j.coastaleng.2025.104763

Kamperdicks L, Lattuada M, O Corcora T, Schlurmann T, Paul M. Enhancing seagrass restoration success: Detecting and quantifying mechanisms of wave-induced dislodgement. Science of the Total Environment. 2025 Jan 10;959:178055. Epub 2024 Dez 21. doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.178055

Michalzik J, Paul M, Schlurmann T. Response of grass covers for dikes to coastal stressors during establishment phase. Ecological engineering. 2025 Feb;212:107488. Epub 2024 Dez 12. doi: 10.1016/j.ecoleng.2024.107488

Spröer F, Lojek O, Bischoff C, Bunzel D, Paul M, Goseberg N. High fidelity numerical modelling of European brushwood groyne fluid-structure-interaction: Parametrization through Darcy–Forchheimer, reflection and transmission coefficients. Coastal engineering. 2025 Apr 15;197:104659. Epub 2024 Nov 28. doi: 10.1016/j.coastaleng.2024.104659

Huang K, Hu Z, Liu Z, Paul M, Xu T, Suzuki T. Pinpointing the role of wave period in vegetation induced wave attenuation. Coastal engineering. 2024 Okt;193:104568. Epub 2024 Jul 4. doi: 10.1016/j.coastaleng.2024.104568

Kamperdicks L, Lattuada M, Corcora TO, Schlurmann T, Paul M. Data set: Seagrass Dislodgement Under Waves (Experiment). 2024. doi: 10.25835/NBS95S4O

Kerpen NB, Larsen BE, Schlurmann T, Paul M, Guler HG, Goral KD et al. Microplastic retention in marine vegetation canopies under breaking irregular waves. Science of the Total Environment. 2024 Feb 20;912:169280. Epub 2023 Dez 19. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.169280

Pfennings K, Hoffmann TK, Hitzegrad J, Paul M, Goseberg N, Wehrmann A. Beyond annual metrics: Linking seasonal population dynamics to vertical oyster reef growth. Ecology and evolution. 2024 Sep;14(9):e70238. doi: 10.1002/ece3.70238

Hoffmann TK, Pfennings K, Hitzegrad J, Brohmann L, Welzel M, Paul M et al. Low-cost UAV monitoring: insights into seasonal volumetric changes of an oyster reef in the German Wadden Sea. Frontiers in Marine Science. 2023 Okt 9;10:1245926. doi: 10.3389/fmars.2023.1245926

Kempa D, Schönebeck JM, Paul M, Steinigeweg CS. Ökosystemstärkender Küstenschutz im Reallabor: Forschen für eine „Gute Küste Niedersachsen“. Nachrichten der ARL. 2023 Sep;53(01/2023):25-30.

Rajaie M, Nistor I, Rennie CD, Azimi AH, Hoffmann T. Turbulent Bores-Induced Scour and Pore Pressure Variations Around a Vertical Structure. in Cox D, Hrsg., Proceedings of 37th Conference on Coastal Engineering: Sydney, Australia, 2022. Band 37. Coastal Engineering Research Council. 2023. (Proceedings of the Coastal Engineering Conference; 37). doi: 10.9753/icce.v37.sediment.41

Steinigeweg CS, Paul M, Kleyer M, Schröder B. Conquering New Frontiers: The Effect of Vegetation Establishment and Environmental Interactions on the Expansion of Tidal Marsh Systems. Estuaries and coasts. 2023 Sep;46(6):1515-1535. Epub 2023 Jun 7. doi: 10.1007/s12237-023-01220-y

Steinigeweg CS, Löbel S, Schröder B, Schoutens K, Reents S, Evans BR et al. Plant trait-mediated drag forces on seedlings of four tidal marsh pioneer species. Frontiers in Marine Science. 2023 Mai 30;10:1172492. doi: 10.3389/fmars.2023.1172492

Villanueva R, Paul M, Schlurmann T. Wave dynamics alteration by discontinuous flexible mats of artificial seagrass can support seagrass restoration efforts. Scientific reports. 2023 Nov 8;13:19418. doi: 10.1038/s41598-023-46612-z

Villanueva Granados RA, Paul M, Schlurmann T. Flexible anchored mats of artificial seagrass for restoration. 2023 Jun 2. Epub 2023 Jun 2. doi: 10.21203/rs.3.rs-2957238/v1

Carus J, Arndt C, Bouma T, Schröder B, Paul M. Effect of artificial seagrass on hydrodynamic thresholds for the early establishment of Zostera marina. Journal of Ecohydraulics. 2022;7(1):17-27. Epub 2020 Dez 17. doi: 10.1080/24705357.2020.1858197

Hitzegrad J, Brohmann L, Pfennings K, Hoffmann TK, Eilrich AK, Paul M et al. Oyster Reef Surfaces in the Central Wadden Sea: Intra-Reef Classification and Comprehensive Statistical Description. Frontiers in Marine Science. 2022 Mär 9;9:808018. doi: 10.3389/fmars.2022.808018

LG G, Maza M, Garcia-Maribona J, Lara JL, Suzuki T, Argemi Cierco M et al. Living on the edge: How traits of ecosystem engineers drive bio-physical interactions at coastal wetland edges. Advances in water resources. 2022 Aug;166:104257. Epub 2022 Jun 17. doi: 10.1016/j.advwatres.2022.104257

Paul M, Bischoff C, Koop-Jakobsen K. Biomechanical traits of salt marsh vegetation are insensitive to future climate scenarios. Scientific reports. 2022 Dez 8;12(1):21272. doi: 10.1038/s41598-022-25525-3

Paul M, Bischoff C, Koop-Jakobsen K. Coastal protection capacity of saltmarshes remains high in the future. 2022. doi: 10.5194/egusphere-egu22-2520