Entwicklung einer jungen Süßwasserlinse auf einer sich bildenden Barriereinsel (Ostplate, Spiekeroog)

Tobias Holt1, Stephan Seibert1, Janek Greskowiak1, Jürgen Sültenfuß2, Gudrun Massmann1
1 Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg
2 Institut für Umweltphysik, Universität Bremen

P 9.9 in Groundwater-surface water-interactions - processes and methods

Süßwasserlinsen übernehmen eine wichtige Funktion in der Trinkwasserversorgung auf Barriereinseln und sind relevant für die dort vorhandenen Küstenökosysteme. Seit den 1970ern entwickelt sich unterhalb der jungen ‚Ostplate‘, dem östlichen Teil der Ostfriesischen Barriereinsel Spiekeroog, eine Süßwasserlinse, die in dieser Studie präsentiert wird. Als Schutzgebiet ausgewiesen, zeichnet sich die ‚Ostplate‘ durch das Nichtvorhandensein von Küstenschutzmaßnahmen aus. Die Bildung der Süßwasserlinse unterliegt daher keiner anthropogenen Einflussnahme, sondern ist vielmehr natürlichen dynamischen Veränderungen (z.B. Sturmfluten, geomorphologischen Veränderungen) ausgesetzt. Vorläufige numerische Modellierungen ergaben, dass es Jahrhunderte dauert, bis die Süßwasserlinse einen stationären Gleichgewichtszustand und ihre maximale Mächtigkeit erreicht haben wird (Röper et al., 2013). Sowohl die zeitliche Entwicklung und vertikale Ausdehnung als auch die tideabhängige bzw. saisonale Dynamik der Süßwasserlinse waren jedoch bislang unbekannt.

Von Nord nach Süd durch Strand-, Dünen- und Salzwiesenbereiche wurden oberflächennahe und tiefendifferenzierte Grundwassermessstellen entlang einer Transekte installiert. Zur Bestimmung der Grundwasseraufenthaltszeiten und der vertikalen Ausdehnung der Süßwasserlinse wurden an den Grundwassermessstellen sowie mittels Direct-Push tiefendifferenzierte Grundwasserproben entnommen. Zur Simulation des Ist-Zustands und der Rekonstruktion der zeitlichen Entwicklung der Süßwasserlinse wurde ein vertikales dichteabhängiges 2-D Strömungsmodell mit der Software SEAWAT erstellt. Die durch die 3H-3He-Analyse ermittelten Grundwasseralter wurden dabei zur Kalibrierung des Modells genutzt.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Süßwasserlinse gegenwärtig eine vertikale Ausdehnung von 4-5 m aufweist. Der Übergangsbereich zwischen Süß- und Salzwasser stellt dabei keine scharfe Grenze dar, sondern erstreckt sich über einen Bereich von mehreren Metern. Die Grundwasseralter nehmen innerhalb der Süßwasserlinse mit zunehmender Tiefe zu. Mit dem dichteabhängigen Modell konnte die derzeitige Ausdehnung der Süßwasserlinse entlang der Transekte im Profilschnitt abgeschätzt werden. Des Weiteren wurde die zeitliche Entwicklung der Süßwasserlinse rekonstruiert. Zusätzlich ermittelte Grundwasserstände zeigen, dass diese innerhalb der Süßwasserlinse mit dem mittleren täglichen Meeresspiegel korrelieren und Sturmfluten zu einer Anhebung der Süßwasserlinse als Ganzes führen.



Röper, T., Greskowiak, J., Freund, H., Massmann, G. (2013): Freshwater lens formation below juvenile dunes on a barrier island (Spiekeroog, Northwest Germany). Estuarin, Coastal und Shelf Science 121-122, 40-50