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Erosion bei der Arbeit

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 25.09.2017 12:56

Die Steilküsten der Welt sind besonders der Erosion ausgesetzt. Wind und Wellen, Sonne und Regen setzen den Kreidefelsen von Dover ebenso zu wie der Steilküste von Rügen oder der an der kroatischen Adria. Britische Geowissenschaftler haben an den Kliffs der nordostenglischen Hafenstadt Whitby die Erosion in höchstmöglicher Präzision protokolliert. Stündlich wird die 55 Meter hohe Steilwand unterhalb der berühmten Klosterruine von einem Laser vermessen. Über das Projekt wurde auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien berichtet.


Das Ostkliff von Whitby in Nordostengland. (Bild: Shaun Kynaston/CC BY-SA 2.0)

Das Ostkliff von Whitby in Nordostengland mit der Abteiruine auf der Klippe und der alten Stadt an ihrem Fuß. (Bild: Shaun Kynaston, CC BY-SA 2.0)

Whitby an der englischen Nordostküste ist ein kleines Städtchen mit großer Vergangenheit. Im 18. Jahrhundert war der Ort das Zentrum des britischen Walfangs, der Entdecker James Cook lernte hier das Seemannshandwerk, sein Schiff, die berühmte "Endeavour" wurde hier auf Kiel gelegt. Cooks Statue im Stadtzentrum und ein Tor aus Walknochen auf der Steilküste westlich der Stadt zeugen noch davon. Von der bis ins 7. Jahrhundert zurückreichenden Klostertradition an der Steilküste von Yorkshire zeugt die Ruine der Abtei am Rand des östlichen Kliffs, die 1540 von Heinrich VIII. aufgehoben und im Anschluss zerstört wurde. Ihr Friedhof wurde allerdings weiter genutzt und endet heutzutage gefährlich nahe am Rand der Steilküste. "Das Kliff erodiert ziemlich schnell, deshalb kommen inzwischen gelegentlich auch einstige Einwohner zum Vorschein", meint Nick Rosser.

Computergenerierte Darstellung des Ostkliffs in Whitby, Nordostengland. (Bild: Uni Durham, Nick Rosser)Computergenerierte Darstellung des Ostkliffs in Whitby, Nordostengland. (Bild: Uni Durham/Nick Rosser)

Sein Interesse gilt den Erosionsprozessen an Steilküsten und das Ostkliff von Whitby ist so etwas wie ein Paradefall seiner Forschungen. "Die Nordostküste Englands ist bekannt für starke Erosion", sagt der Professor an der Fakultät für Geographie der Universität Durham, "das Gestein ist vergleichsweise weich und wir haben ziemlich schlechtes Wetter mit vielen Stürmen." Seit 2002 scannt seine Arbeitsgruppe die Oberfläche der 55 Meter hohen Steilküste regelmäßig, in den vergangenen beiden Jahren sogar im Stundentakt. Dabei nahmen die Forscher auf Wunsch der Kirche den Abschnitt unterhalb des Friedhofs von ihren Scans aus. Doch von einem immerhin 300 Meter breiten Stück haben die Forscher Terabyte an Scandaten, aus denen sie sogar einen kleinen Film zusammengestellt haben. "Ein Jahr im Leben eines Kliffs, dargestellt in zwei Minuten", grinst Rosser. Den Fall von Brocken und Bröckchen bis zur Größe einer Kaffeetasse hat der Laserscanner aufgezeichnet, das unbarmherzige Protokoll einer rasanten Küstenerosion. Auf der EGU-Jahrestagung berichtete Rosser über die wichtigsten Erkenntnisse.

Detailaufnahme der Steilküste bei Whitby in Nordostengland. (Bild: Uni Durham/Nick Rosser)"Erodierende Steilküsten sind ein brennendes Thema sowohl in Großbritannien als auch anderswo, und wir wollen verstehen, wie der Abbau im einzelnen vor sich geht", sagt Nick Rosser. Mit konventionellen Methoden wie Luftaufnahmen kamen die Wissenschaftler nicht sehr weit, denn die werden in viel zu großen Abständen aufgenommen, als dass man die Erosion "bei der Arbeit" beobachten könnte. "Wir wollten  Beobachtungen im Stundentakt, denn nur so kann man den Einfluss der Tiden oder eines Sturmes sehen, oder den Unterschied zwischen Tag und Nacht", meint Rosser. In Whitby fanden er und seine Arbeitsgruppe ideale Bedingungen vor. Am Fuß der Steilküste liegt der alte Hafen, den die Walfang- und Fischereiflotten von einst benutzten. Er wird von zwei Molen mit jeweils einem Leuchtturm geschützt, von denen aus man die Steilküsten beobachten kann. "In einem Leuchtturm haben wir ein Hightech-Lasersystem installiert, mit dem wir das Kliff stündlich in 3D vermessen können", erklärt der britische Wissenschaftler.

Seit zwei Jahren scannt das System die Steilküste ab und schickt eine Datenflut auf Rossers Server in Durham. Ergänzt werden die Laserdaten um Zusatzinformationen über mögliche Einflussfaktoren, wie zum Beispiel das Wetter oder die Gezeiten, Temperatur oder Feuchtigkeit, oder auch die Erschütterungen, die die Brandung oder Erdbebenwellen vom anderen Ende der Welt im Whitby Cliff auslösen. "Mit all diesen Daten können wir die Randbedingungen für die Steinschläge an der Steilküste rekonstruieren", erklärt Nick Rosser. Mittlerweile gibt es in der Datenbank an der Universität Durham Einträge für 170.000 individuelle Ereignisse, vom winzigen Steinchen bis zur Gerölllawine. "Unser Alleinstellungsmerkmal ist dieser Detailreichtum, erst mit den Einzelheiten kommen wir den Mechanismen der Erosion auf die Spur."

Der Hafen von Whitby in Nordostengland mit den beiden Molen. (Bild: Uni Durham/Nick Rosser)

Der Hafen von Whitby in Nordostengland mit den beiden Molen. (Bild: Uni Durham/Nick Rosser)

Aus dem Wust der Einzelbeobachtungen haben die Wissenschaftler bereits einige Erkenntnisse gezogen, über die sie in Wien berichteten. So beobachteten sie im Durchschnitt 1000 Steinschläge pro Tag, die meisten davon so unauffällig, dass sie nur dem scharfen Laserauge auffielen. Bei Sonnenuntergang stieg ihre Frequenz, "und das", so Rosser, "ist bei genauerer Überlegung auch logisch, weil die fallende Temperatur zu Spannungen im Gestein führt". Ein großer Teil der Klifferosion geht auf das Konto dieses "alltäglichen" Verschleißes, doch es gibt auch die außerordentlichen Ereignisse mit drastischer Wirkung. "2015 kurz vor Weihnachten hatten wir ein paar wirklich starke Winterstürme, die haben rund 20 Prozent der Jahreserosion verursacht", berichtet Nick Rosser. Dabei konnten die Forscher sogar einzelne Stunden identifizieren, in denen sich der Großteil der Steinschläge ereignete.

Diffiziler ist naturgemäß die Frage zu beantworten, welcher Faktor eine Steilküste, wie die von Whitby am stärksten beansprucht. "Stürme sind gerade an der Küste komplexe Phänomene, da ist es schwierig herauszufinden, ob das Hochwasser, die Brandung, der Wind oder der Regen die Erosion am stärksten vorantreibt", meint Nick Rosser, "mehr Klarheit werden wir vielleicht mit der Zeit bekommen, wenn unsere Datenbasis wächst." Für die nächsten drei Jahre ist die Finanzierung der Steilküstenbeobachtung gesichert, doch Nick Rosser und sein Team wollen das Projekt auch über das Jahr 2020 hinaus fortführen. Vielleicht lässt sich dann auch ein ganz unwissenschaftlicher Traum des Geowissenschaftlers verwirklichen: eine Lasershow aus den gesammelten Erosionsdaten, die nachts vom Leuchtturm des Hafens von Whitby aus auf die Steilküste projiziert wird - quasi die Erosion im Schnelldurchlauf als Beitrag für ein Kunstfestival. "Das wäre eine coole Sache", findet Nick Rosser.