"Atem" der Ostsee

Vermischungseffekte an Brückenpfeilern

Ozeanographen des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) hatten an der Brücke über den Großen Belt Vermischungseffekte entdeckt, die mögliche Auswirkungen auf die Sauerstoffversorgung der tieferen Ostsee haben.

Wie ein Quirl
Die Pfeiler der Brücke über den Großen Belt wirken auf das durchströmende Wasser wie ein überdimensionierter Mixer. Diese Vermischung greift spürbar in den sensiblen Salzhaushalt der Ostsee ein. Festgestellt wurde der Effekt bei Messungen des Salzgehaltes im Oberflächenwasser. „Wir maßen an der Südseite der Brücke in vier bis acht Metern Wassertiefe eine Erhöhung des Salzgehaltes um zwei bis vier Promille, das entspricht zwei bis vier Kilogramm Salz pro Kubikmeter Wasser“, sagte IOW-Forscher Dr. Hans-Ulrich Lass, der die Untersuchungen im Belt zwischen Nyborg und der Insel Sprogoe leitete.
Das Salz stammt aus der Tiefenströmung, die am Meeresboden sauerstoffreiches Wasser von der Nordsee in die Ostsee transportiert. Die Erhöhung des Salzgehaltes im Oberflächenwasser bedeutet aber auch eine Verringerung der Salzkonzentration im Tiefenwasser. Prof. Dr. Hans Burchard von der IOW-Sektion Physikalische Ozeanographie und Messtechnik befürchtet, dass damit die Tiefenströmung ihre Dynamik verliert und das tiefe Becken der Ostsee nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird.

Brackwassermeer
Die Ostsee ist ein Brackwassermeer, das den größten Teil seines Salzes über die Verbindung des Großen Belts aus der Nordsee erhält. Das sauerstoffreiche Salzwasser hat eine höhere Dichte und fließt daher am Meeresboden südwärts. In umgekehrter Richtung fließt das leichtere Brackwasser in den oberen Wasserschichten zurück. Salzwasser unten, Brackwasser oben. Das ist die typische Schichtung der Ostsee, sagt Prof. Burchard. Es gibt wenig Austausch zwischen diesen Schichten. Insbesondere der für viele Organismen lebenswichtige Sauerstoff kann diese Grenze nicht durchdringen. Prof. Burchard: „Die Tiefenströmung stellt den einzigen Transportweg für den Sauerstoff in die tieferen Becken und Senken dar.“ Verringert sich der Salzgehalt in der Tiefenströmung, so wird das Wasser leichter. Im Extremfall kann dann das am Boden der Becken liegende, an Sauerstoff verarmte Salzwasser nicht mehr verdrängt werden. Fehlt dort der Sauerstoffnachschub, sterben großflächig Fauna und Flora am Meeresboden und in den darüber liegenden Wasserschichten ab. Das kann auch Auswirkungen auf die Fischerei haben.
Im Dezember 2006 hat das Institut seine Ergebnisse von der Brücke über den Großen Belt zur Veröffentlichung eingereicht. Die Brückenpfeiler greifen in dieses sensible Arrangement empfindlich ein: Der salzhaltige Tiefenstrom wird an der Brücken-Passage mit dem darüber liegenden „süßeren“ Wasser vermischt, fasste Hans-Ulrich Lass zusammen.
Das Team setzte für die Messungen eine CTD-Sonde ein. Punktuell und im Schleppverfahren können damit Salzgehalt (Conductivity), Temperatur und Wassertiefe (Depth) gemessen werden. Die Vermischungseffekte waren nicht nur längs, sondern auch quer zur Strömung messbar. „Wir registrierten alle 70 Meter einen deutlichen Anstieg im Salzgehalt. Genau in diesem Abstand stehen die Pfeiler der Beltbrücke“, sagte Dr. Lass.

Neubau Fehmarnbelt-Brücke
Bereits im April hatte Prof. Burchard darauf hingewiesen, dass eine zweite Brücke den Vermischungseffekt verstärken würde.
Am vergangenen Freitag haben sich Deutschland und Dänemark über die Kosten der seit 15 Jahren diskutierten Fehmarnbelt-Brücke geeinigt, die den Fährverkehr zwischen Rödby und Puttgarden ersetzen soll. Deutschland finanziert jetzt nur den Festlandanschluss auf Fehmarn. Den Rest begleicht Dänemark. Der Bau der 19 Kilometer langen Brücke soll bereits 2011 beginnen und sieben Jahre später sollen die ersten Autos und Züge von Norddeutschland in die wachstumsträchtige schwedisch-dänische Öresundregion rollen.

IOW sieht noch Forschungsbedarf
Herd-und-Hof.de hat mit Prof. Burchard über die Fehmarnbelt-Brücke gesprochen, weil er „dringenden Forschungsbedarf zu den Auswirkungen des Fehmarnbelt-Projektes“ angemahnt hatte.
Ozeanograph Dr. Burchard legt darauf Wert, dass es nicht um die Verhinderung der Brücke geht. Basis für eine weitere gutachterliche Untersuchung ist die Beobachtung eines lokalen Effektes an der Brücke über den Großen Belt. Die Forscher brauchen präzisere Kenntnisse über die konkreten Strömungen und Wasserschichten am Fehmarnbelt, um dann in einem Computermodell, die Auswirkungen des Brückenbauwerks auf das Ökosystem Ostsee messen zu können. Vielleicht sind die Verwirbelungen für die tiefere Ostsee auch zu vernachlässigen. Das allerdings, gilt es festzustellen.
Wegen dieser Aufgabe möchte das IOW erneut mit dem Verkehrsministerium ins Gespräch kommen. Wichtig für die Untersuchung der Auswirkungen von baulichen Strukturen auf die Strömungen sei auch eine Zusammenarbeit mit Ingenieurwissenschaftlern. Bei den Brückenbauprojekten der 1990er Jahre über den Großen Belt und den Öresund wurde nur die Gesamtbilanz des Wasseraustausches beachtet, nicht aber die Vermischungseffekte an den Pfeilern. Was das Bauwerk dem Wasserarm an Querschnitt nahm, wurde durch örtliche Ausbaggerung wieder ausgeglichen.
Für die Fehmarnbelt-Brücke kann sich Prof. Burchard weniger, dafür jedoch stärkere Pfeiler vorstellen. Weiter östlich zwischen Kopenhagen und Malmö wurde als Lösung die Meerenge zwischen den Pfeilern der Öresundbrücke vertieft.

Roland Krieg