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Interaktive Visualisierung des Meeresspiegelanstiegs am Beispiel von Norddeutschland

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Erkenntnisse und Ergebnisse aus Forschungsvorhaben werden in der Regel durch Veröffentlichungen von Artikeln in Fachzeitschriften und Vorträgen auf fachspezifischen Konferenzen transferiert. Um Ergebnisse auch außerhalb der Fachwelt verständlich zu präsentieren, müssen diese für die Öffentlichkeit verständlich aufgearbeitet werden. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird ein Ansatz gezeigt, welcher Ergebnisse aus dem gesellschaftsrelevanten Bereich des Meeresspiegelanstiegs visuell und interaktiv präsentiert. Basierend auf Berechnungen zum Meeresspiegelanstieg im Jahr 2100 wird eine interaktive Webkarte entwickelt. Die Daten hierfür werden über einen Web Feature Service bereitgestellt. Die Webkarte bildet Überflutungsflächen verschiedener Klimaszenarien des IPCC ab und zeigt die Anzahl an betroffenen Personen in Norddeutschland. Auf diese Weise wird ermöglicht, sich niedrigschwellig einen Überblick über die Risiken und Auswirkungen des klimawandelbedingten Meeresspiegelanstiegs zu machen.
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6Hydrographische Nachrichten
Interaktive Webkarte
nung der möglichen Veränderungen vermittelt
werden (Schuldt 2019). Darüber hinaus ist eine Vi-
sualisierung wissenschaftlicher Erkenntnisse zum
Meeresspiegelanstieg, die die abstrakt wirkenden
Folgen und Risiken zugänglich macht, auch für die
breite Öentlichkeit relevant.
Akademische Abschlussarbeiten, welche ge-
sellschaftsrelevante Themen bearbeiten, errei-
chen zumeist nur einen kleinen Personenkreis
und somit auch die daraus hervorgehenden
Forschungsergebnisse. Um Wissenslücken zwi-
schen Expert:innen und fachfremden Perso-
nen zu schließen und um Erkenntnisse für die
Öentlichkeit darzustellen, wird der simulierte
Meeresspiegelanstieg in Norddeutschland für
das Jahr 2100 als interaktive Webkarte visualisiert.
Durch Visualisierungen und abgeleitete Parame-
ter wie die Höhe der betroenen Population oder
das visuelle Hervorheben überuteter Flächen
 Einleitung
Die weltweiten Bedrohungen, die durch den
klimawandelbedingten Meeresspiegelanstieg
entstehen, sind enorm (Nicholls et al. 2017) und
führen zu einer verstärkten Berichterstattung in
den Medien. Das Bewusstsein der Öentlichkeit
scheint so groß wie nie zuvor und das Generieren
und Verbreiten neuer Erkenntnisse, die die Lücke
zwischen Forschung und Öentlichkeit weiter
schließen, umso wichtiger. Die an den Küsten
lebende Bevölkerung, Entscheidungsträger:in-
nen in den Bereichen Entwicklungsplanung und
Landnutzung sowie Naturschutzagenturen be-
nötigen wissenschaftliche Simulationen, wie sich
der Meeresspiegelanstieg auf ihren Lebensraum
auswirken wird. Ausgehend von einer solchen
Simulation können Gebiete identiziert werden,
die vom ansteigenden Meeresspiegel bedroht
sind. So kann ein Eindruck über die Größenord-
Ein Beitrag von CAROLINE SCHULDT, GÜREN TAN DINGA und PHILIPP LOOSE
Erkenntnisse und Ergebnisse aus Forschungsvorhaben werden in der Regel durch Ver-
öentlichungen von Artikeln in Fachzeitschriften und Vorträgen auf fachspezischen
Konferenzen transferiert. Um Ergebnisse auch außerhalb der Fachwelt verständlich zu
präsentieren, müssen diese für die Öentlichkeit verständlich aufgearbeitet werden.
Im Rahmen dieser Veröentlichung wird ein Ansatz gezeigt, welcher Ergebnisse aus
dem gesellschaftsrelevanten Bereich des Meeresspiegelanstiegs visuell und interak-
tiv präsentiert. Basierend auf Berechnungen zum Meeresspiegelanstieg im Jahr 2100
wird eine interaktive Webkarte entwickelt. Die Daten hierfür werden über einen Web
Feature Service bereitgestellt. Die Webkarte bildet Überutungsächen verschie-
dener Klimaszenarien des IPCC ab und zeigt die Anzahl an betroenen Personen in
Norddeutschland. Auf diese Weise wird ermöglicht, sich niedrigschwellig einen Über-
blick über die Risiken und Auswirkungen des klimawandelbedingten Meeresspiegel-
anstiegs zu machen.
Interaktive Visualisierung des
Meeresspiegelanstiegs am Beispiel
von Norddeutschland
Klimawandel | Meeresspiegelanstieg | Visualisierung | interaktive Karten
climate change | sea level rise | visualisation | interactive maps
DOI: 10.23784/HN122-01
Autoren
Caroline Schuldt und Güren
Tan Dinga sind wissenschaft-
liche Mitarbeiter an der
HafenCity Universität (HCU) in
Hamburg.
Philipp Loose ist Software-
Entwickler bei der DEMV
Systems GmbH in Hamburg
und ehemaliger wissenschaft-
licher Mitarbeiter der HCU.
sealevel@hcu-hamburg.de
Findings and results from research projects are usually transferred through the publication of articles
in scientic journals and presentations at conferences for professionals. In order to present results in a
comprehensible way outside of the professional community, they have to be processed and presented
in a way that is understandable to the public. This publication proposes an approach that presents results
from the society-relevant eld of sea level rise in a visual and interactive way. Based on calculations of sea
level rise in the year 2100, an interactive web map is developed. The data for the web map are provided
by a web feature service. The web map displays ooded areas of dierent climate scenarios of the IPCC
and shows the number of aected people in northern Germany. In this way, it is possible to get a clear
overview of the risks and impacts of climate change-induced sea level rise.
HN 122 — 06/2022 7
Interaktive Webkarte
sowie Gletscher), die drei ozeanbezogenen Kom-
ponenten (dynamische Meeresoberächenhöhe,
globale thermosterische Anomalien und inverser
Barometereekt aus der Atmosphäre) sowie Land-
wasserspeicher zur Ermittlung der Prognosen für
Nord- und Ostsee berücksichtigt. Für das gemä-
ßigte Szenario RCP4.5 konnte ein Anstieg der re-
lativen Meeresoberäche im Jahr 2100 der Nord-
see von ca. 0,49m und der Ostsee von ca. 0,47m
identiziert werden. Beim Szenario RCP8.5 liegt
der Mittelwert der zukünftigen Meeresoberäche
der Nordsee bei 0,72m und der Ostsee bei 0,73m
(ICDC 2019). Da es seit der Veröentlichung des
IPCC-Berichts 2013 neue Erkenntnisse gibt, die von
einem höheren Meeresspiegelanstieg ausgehen
(Bamber et al. 2019; Gornitz et al. 2019; Jevrejeva et
al. 2016; Sweet et al. 2017; Wright et al. 2019), wird
die Simulation auch für einen Anstieg um 1,4m
durchgeführt.
Zur Änderung des relativen Meeresspiegel-
anstiegs gehören neben der ansteigenden
Meeresoberäche auch Änderungen in der
Höhe der Landäche. Diese vertikale Landbe-
wegung kann auf der einen Seite durch Küs-
tenerhöhungen den klimawandelbedingten
Meeresspiegelanstieg abschwächen. Auf der an-
deren Seite wird durch das Absinken der Land-
massen der Meeresspiegelanstieg verstärkt (Han-
son et al. 2011). Aus diesem Grund weicht der
Meeresspiegelanstieg lokal von den Prognosen
ab. Für die vorliegende Arbeit werden Daten der
URL6a-GPS-Lösung verwendet, bei der GPS-Daten
von 1995 bis 2014 analysiert wurden (Santamaría-
Gómez et al. 2017), und mittels IDW interpoliert.
Um die vorgestellten Faktoren in einer Simula-
tion zusammenzuführen, müssen die Faktoren
physisch sinnvolle Höhen vorweisen. Besonders
für Höhenangaben eignet sich das Geoid, die
Äquipotenzialäche des Erdschwerefelds, die dem
mittleren Meeresspiegel im Sinne der kleinsten
Quadrate annähernd gleicht. Aus diesem Grund
werden die unterschiedlichen Höhensysteme der
Einussfaktoren zu den Geoidhöhen des Modells
EGM96 transformiert.
. Identikation von
Überutungsächen
Auf Basis der vorgestellten Faktoren wird der Mee-
resspiegel für das Jahr 2100 simuliert. Die Simula-
tion wird im Geoinformationssystem ArcMap und
mit Hilfe der Programmiersprache Python durch-
geführt. In einer Rasterberechnung werden der
aktuelle Meeresspiegel (MS), die Prognose zum
Meeresspiegelanstieg (MSA), die vertikale Landbe-
wegung (VLM, vertical land motion) und das DEM
kombiniert, um die unter dem zukünftigen Mee-
resspiegel liegende Fläche zu erhalten. Dies erfolgt
nach der Ungleichung:
DEM + VLM ≤ MS + MSA.
können andernfalls abstrakt wirkende Kennzah-
len greifbar gemacht werden.
 Simulation des Meeresspiegelanstiegs
Die entwickelte Webanwendung basiert auf einer
Simulation des Meeresspiegelanstiegs für das
Jahr 2100. Im Folgenden werden die Faktoren be-
schrieben, die in die Simulation einießen und die
Datengrundlage darstellen. Im Anschluss wird das
methodische Vorgehen der GIS-basierten Simula-
tion erläutert.
. Einussfaktoren
Um das komplexe System eines ansteigenden
Meeresspiegels so genau wie möglich zu model-
lieren, werden verschiedene Faktoren betrachtet.
Neben der Genauigkeit spielen vor allem die regio-
nalen Gegebenheiten eine Rolle, die in die Simula-
tion integriert werden. Zur Charakterisierung der
Landoberäche wird ein digitales Höhenmodell
(DEM, digital elevation model) genutzt. Das der
Arbeit zugrunde liegende DEM besteht aus Daten
der TanDEM-X-Mission, die sich durch ihre homo-
gene Qualität und bisher unerreichte Genauigkeit
auszeichnen (DLR 2018). Die Höhenwerte reprä-
sentieren die ellipsoidischen Höhen von WGS84.
Zusätzlich wird ein zweites DEM erstellt, das von
Deichen bereinigt ist. Dafür werden alle Deiche,
die im DEM enthalten sind, identiziert und mittels
einer Rasterberechnung in ihrer Höhe reduziert.
Da das DEM nur die Landoberäche beschreibt,
muss zudem die Wasseräche modelliert werden,
um als Grundlage für den ansteigenden Meeres-
spiegel zu dienen. Die Höhe des Meeresspiegels
wird in Meter über Normalhöhennull angegeben
und bezieht sich auf das Deutsche Haupthöhen-
netz DHHN92. Da der Meeresspiegel regional vari-
iert, ießt in die Modellierung der mittlere höchste
Wert der Wasserstände in einer Zeitspanne ein.
Durch die Nutzung des Mittelwertes ist sicherge-
stellt, dass keine monats-, tages- oder uhrzeitab-
hängigen Werte den aktuellen Wasserstand und
damit die Simulation verfälschen. Für die Nord-
und Ostsee liegen Messungen aus 165 Stationen
vor (Wasserstraßen- und Schifahrtsverwaltung
2019), die mittels Inverser Distanzwichtung (IDW)
zu einem ächendeckenden Meeresspiegel inter-
poliert werden.
Der nächste wesentliche Faktor zur Simulation
des Meeresspiegelanstiegs ist die Vorhersage der
Höhe der zukünftigen Meeresoberäche (Church
et al. 2013). Basierend auf den Klimaszenarien des
Weltklimarats IPCC (Intergovernmental Panel on
Climate Change), werden regionale Prognosen
auf das deutsche Küstengebiet erstellt. Für die
vorliegende Arbeit werden die fünf Eiskompo-
nenten (dynamisches Eis und Oberächenmas-
senausgleich in Grönland, dynamisches Eis und
Oberächenmassenausgleich in der Antarktis
8Hydrographische Nachrichten
Interaktive Webkarte
Visualisierung der potenziell gefährdeten Über-
utungsächen benötigten Daten verhindern auf-
grund ihres Volumens eine üssige und dynami-
sche Visualisierung im Webbrowser. Entsprechend
wurde der Datenbestand mit Hilfe der frei verfüg-
baren Mapserver-Software GeoServer (http://geo-
server.org) in gleichgroße, quadratische Elemente
aufgeteilt. Diese Kacheln (tiles) werden bei ent-
sprechender Zoomstufe über den Webbrowser
angefragt und durch einen Web Feature Service
(WFS) bereitgestellt. Die aus zahlreichen Zoomstu-
fen und dem Ausmaß des Untersuchungsraums
resultierenden Kacheln werden vorberechnet und
während der Betrachtung gespeichert (tile ca-
ching). Dadurch wird Nutzer:innen selbst bei einer
Vielzahl einzelner Kacheln eine möglichst perfor-
mante Visualisierung angeboten. Dies ermöglicht
das üssige Betrachten diverser Zoomstufen und
Kartenzustände.
Zur Visualisierung wird die JavaScript-Bibliothek
LeaetJS (https://leaetjs.com) verwendet. Leaf-
let bietet keine interne Schnittstelle zum Laden
von Shape-Dateien, und den gesamten Untersu-
chungsraum mit sämtlichen Zoomstufen im Geo-
JSON-Format zu laden, würde zu viel Zeit in An-
spruch nehmen. Dementsprechend wird auf den
zuvor mit GeoServer eingerichteten WFS zurück-
gegrien, um die Basiskarte in Form von Raster-
Kacheln darzustellen, deren Ladegeschwindigkeit
durch den Cache (also die zwischengespeicherten
vorberechneten Kacheln) beschleunigt wird. Zu-
dem werden ressourcenschonend ausschließlich
Teile der Karte geladen, die zu dem jeweiligen
Zeitpunkt für Nutzer:innen sichtbar sind.
Sowohl die Webseite zur Übersicht als auch
die Seite, auf welcher die Karte visualisiert wird,
fragen die Bildschirmbreite ab, um die gezeigten
Nach dem entwickelten Raster werden alle Flä-
chen, die unterhalb des prognostizierten Meeres-
spiegels liegen, potenziell überutet. Das führt zu
Seen im Landesinneren, die es aufgrund der feh-
lenden Verbindung zum Meer in der Realität nicht
gibt. Aus diesem Grund wird im nächsten Schritt
eine iterative Selektion durchgeführt, welche die-
jenigen Flächen des Datensatzes auswählt, die
eine auf Basis des DEM kreierte Küstenlinie berüh-
ren.
Aufbauend auf den identizierten Überutungs-
gebieten werden die sozioökonomischen Folgen
anhand von Bevölkerungs- und Landnutzungs-
daten ermittelt (vgl. Tab elle 1). Bei der Berechnung
der Überutungsächen zeigen sich gravierende
Unterschiede – zum einen zwischen Nord- und
Ostseeküste, zum anderen zwischen den verschie-
denen Klimaszenarien, besonders aber zwischen
der Annahme eines standhaltenden Küstenschut-
zes und eines Deichbruchs.
 Technische Umsetzung
Die im Kapitel 2 erläuterten Daten müssen zu-
nächst für die interaktive Darstellung in Webbrow-
sern aufbereitet werden. Insbesondere die zur
Abb. 1: Anpassung der Position der Bedienungs- und Informationselemente im mobilen Webbrowser (links)
und im Desktop-Webbrowser (rechts)
Szenario basierend auf
IPCC-Prognosen
Nord
Fläche (km²)
see
Bevölkerung
Ost
Fläche (km²)
see
Bevölkerung
RCP. (mittlerer Anstieg um , °C)
mit Küstenschutz
   
RCP. (mittlerer Anstieg um , °C)
mit Küstenschutz
   
RCP. (mittlerer Anstieg um , °C)
ohne Küstenschutz
    
Tab elle 1: Landäche und Bevölkerung, die dem Meeresspiegelanstieg in verschiedenen
Szenarien ausgesetzt sind
Interaktive Webkarte
werden Verweise auf wissenschaftliche Publikatio-
nen gelistet.
Über einen Schieberegler im rechten oberen
Bereich der Karte können Nutzer:innen die Visu-
alisierung der Überutungsszenarien anpassen
(vgl. Abb.2). Neben dem Wechsel zwischen den
bereits genannten Szenarien (RCP 4.5, RCP 8.5
und Meeresspiegelanstieg um 1,4 m) bietet ein
Kontrollkästchen die Möglichkeit einzustellen, ob
die Visualisierung der Simulation mit oder ohne
Küstenschutz geschehen soll. Die Betätigung des
entsprechenden Kästchens führt zu einer Visuali-
sierung der überschwemmten Landäche für den
Fall, dass Deiche brechen und der Küstenschutz
versagt. Die Webanwendung ermöglicht somit
Vergleiche zwischen drei unterschiedlichen Szena-
rien, jeweils mit und ohne Küstenschutz.
Während der Fokus der interaktiven Karte zu-
nächst auf einer großächigen Darstellung der po-
tenziellen Überutungsgebiete liegt, können Nut-
zer:innen die Zoomstufe exibel anpassen. Neben
der Anpassung der spezischen Szenarien wird so
ein Mehrwert gegenüber statischen Karten gene-
riert (vgl. Abb.3).
 Fazit und Ausblick
Ziel dieser Arbeit war es, eine Webanwendung
auf Basis einer bereits abgeschlossenen wissen-
schaftlichen Arbeit zu entwickeln. Dabei lag der
Fokus vorwiegend auf der Veröentlichung und
dem Zugänglichmachen von Forschungsergeb-
nissen, sodass diese auch ohne Fachwissen inter-
pretiert werden können. Besucher:innen der Web-
site können sich einen Überblick verschaen, wie
der prognostizierte Meeresspiegelanstieg im Jahr
2100 die Küste Norddeutschlands und ihre Bevöl-
kerung betrit. Zeitgleich wurde auf weiterführen-
Elemente entsprechend organisieren zu können.
So wird eine reibungslose Bedienung auf mobilen
Endgeräten mit kleinen Bildschirmgrößen ermög-
licht. Dabei erstreckt sich der Slider zur Auswahl
der Überutungsszenarien über den gesamten
Bildschirm. Die Szenario-Informationen verschie-
ben sich an den unteren Bildschirmrand, sodass
die Karte betrachtet werden kann (vgl. Abb. 1).
Ist ein Szenario geladen, wird dieses im Cache
(Zwischenspeicher) abgelegt. So wird bei einem
Wechsel zwischen Szenarien keine Abfrage an den
Webserver gestellt, und den Nutzer:innen wird
ein unmittelbares Durchschalten und Vergleichen
zwischen Szenarien ermöglicht, ohne erneut Da-
ten herunterladen zu müssen.
 Ergebnisse
Die Webanwendung (https://sealevelrise.hcu-
hamburg.de) listet neben allgemeinen Informa-
tionen zum Projekt eine Weiterleitung zur inter-
aktiven Karte und Kontaktmöglichkeiten. Auf der
interaktiven Karte wird zunächst die Prognose
zum Meeresspiegelanstieg für das Jahr 2100 unter
Berücksichtigung des Küstenschutzes präsentiert.
Weitere Szenario-Informationen geben das ent-
sprechende Klimaszenario preis und schildern
kurz, um welches Maß die Temperaturen für das
jeweilige Szenario steigen. Ferner werden unge-
fähre Angaben zur Menge der betroenen Men-
schen sowie zur überuteten Fläche gemacht.
Über einen Informations-Button gelangen Nut-
zer:innen zu weiterführenden Informationen zum
Weltklimarat (IPCC) und den sogenannten Repre-
sentative Concentration Pathways (RCP). Neben
einer kurzen Übersicht zu den Einussfaktoren für
die Simulation, wie dem zugrunde liegenden Hö-
henmodell oder der vertikalen Landbewegung,
9HN 122 — 06/2022
Abb. 2: Mit Hilfe der Webanwendung können diverse Überutungsszenarien visualisiert werden. Weitere Szenario-
Informationen beinhalten unter anderem die Menge betroener Menschen und die Summe der überuteten Fläche
10 Hydrographische Nachrichten
Interaktive Webkarte
das Ausarbeiten von Konzepten zu interaktiven
Führungen durch die Karte. Dabei können zum
Beispiel stark betroene Regionen durch einen
kleineren Maßstab hervorgehoben und im Hin-
blick auf ihre Statistiken in den unterschiedlichen
Szenarien diskutiert werden. Weiterhin ist geplant,
Auswertungen unter Berücksichtigung der Land-
nutzungsklassen in die Webkarte zu integrieren,
um zu visualisieren, zu welchen Anteilen Grünä-
chen und besiedelte, industriell genutzte Flächen
betroen wären. //
de Literatur hingewiesen, sodass für interessierte
Besucher:innen die Möglichkeit besteht, weitere
Informationen zu der Datengrundlage und Vorge-
hensweise einzusehen.
Die Webanwendung soll zukünftig unter Be-
rücksichtigung von Usability-Tests und User-
Feedback weiterentwickelt werden. Dabei steht
eine verbesserte Visualisierung mit dem Fokus
auf die Lesbarkeit der interaktiven Karte sowie der
Hervorhebung von Hotspots im Fokus. Insbeson-
dere das Hervorheben von Hotspots ermöglicht
Literatur
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Proceedings of the National Academy of Sciences,
DOI:./pnas.
Abb. 3: Die Webanwendung erlaubt ein einfaches Durchschalten unterschiedlicher Überutungsszenarien (oben)
und eine intuitive Auswahl interessanter Gebiete in beliebiger Zoomstufe (unten)
Interaktive Webkarte
Nicholls, Robert J.; Poh Poh Wong; Virginia Burkett et al. ():
Coastal systems and low-lying areas. In: Climate Change
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Working Group II to the Fourth Assessment Report of the
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Schuldt, Caroline; Jochen Schiewe; Johannes Kröger
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-
Sweet, William; Robert E. Kopp; Christopher P. Weaver et
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Sea level rise: Recent trends and future projections.
In: Tomorrow’s Coasts: Complex and Impermanent.
Springer, Cham, DOI: ./----_
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Website und Quellcode
Die Webseite ist erreichbar unter: https://sealevelrise.hcu-hamburg.de
Der Quellcode ist erreichbar unter: https://gitlab.com/glab/sealevel
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Article
Full-text available
Despite considerable advances in process understanding, numerical modeling, and the observational record of ice sheet contributions to global mean sea-level rise (SLR) since the Fifth Assessment Report (AR5) of the Intergovernmental Panel on Climate Change, severe limitations remain in the predictive capability of ice sheet models. As a consequence, the potential contributions of ice sheets remain the largest source of uncertainty in projecting future SLR. Here, we report the findings of a structured expert judgement study, using unique techniques for modeling correlations between inter- and intra-ice sheet processes and their tail dependences. We find that since the AR5, expert uncertainty has grown, in particular because of uncertain ice dynamic effects. For a +2 °C temperature scenario consistent with the Paris Agreement, we obtain a median estimate of a 26 cm SLR contribution by 2100, with a 95th percentile value of 81 cm. For a +5 °C temperature scenario more consistent with unchecked emissions growth, the corresponding values are 51 and 178 cm, respectively. Inclusion of thermal expansion and glacier contributions results in a global total SLR estimate that exceeds 2 m at the 95th percentile. Our findings support the use of scenarios of 21st century global total SLR exceeding 2 m for planning purposes. Beyond 2100, uncertainty and projected SLR increase rapidly. The 95th percentile ice sheet contribution by 2200, for the +5 °C scenario, is 7.5 m as a result of instabilities coming into play in both West and East Antarctica. Introducing process correlations and tail dependences increases estimates by roughly 15%.
Article
Full-text available
Significance Warming of 2 °C will lead to an average global ocean rise of 20 cm, but more than 90% of coastal areas will experience greater rises. If warming continues above 2 °C, then, by 2100, sea level will be rising faster than at any time during human civilization, and 80% of the global coastline is expected to exceed the 95th percentile upper limit of 1.8 m for mean global ocean sea level rise. Coastal communities, notably rapidly expanding cities in the developing world; small island states; United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization Cultural World Heritage sites; and vulnerable tropical coastal ecosystems will have a very limited time after midcentury to adapt to these rises.
Article
Full-text available
This paper presents a first estimate of the exposure of the world’s large port cities (population exceeding one million inhabitants in 2005) to coastal flooding due to sea-level rise and storm surge now and in the 2070s, taking into account scenarios of socio-economic and climate changes. The analysis suggests that about 40 million people (0.6% of the global population or roughly 1 in 10 of the total port city population in the cities considered) are currently exposed to a 1 in 100year coastal flood event. For assets, the total value exposed in 2005 across all cities considered is estimated to be US$3,000 billion; corresponding to around 5% of global GDP in 2005 (both measured in international USD) with USA, Japan and the Netherlands being the countries with the highest values. By the 2070s, total population exposed could grow more than threefold due to the combined effects of sea-level rise, subsidence, population growth and urbanisation with asset exposure increasing to more than ten times current levels or approximately 9% of projected global GDP in this period. On the global-scale, population growth, socio-economic growth and urbanization are the most important drivers of the overall increase in exposure particularly in developing countries, as low-lying areas are urbanized. Climate change and subsidence can significantly exacerbate this increase in exposure. Exposure is concentrated in a few cities: collectively Asia dominates population exposure now and in the future and also dominates asset exposure by the 2070s. Importantly, even if the environmental or socio-economic changes were smaller than assumed here the underlying trends would remain. This research shows the high potential benefits from risk-reduction planning and policies at the city scale to address the issues raised by the possible growth in exposure.
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Since the IPCC Third Assessment Report (TAR), our understanding of the implications of climate change for coastal systems and low-lying areas (henceforth referred to as ‘coasts’) has increased substantially and six important policy-relevant messages have emerged. Coasts are experiencing the adverse consequences of hazards related to climate and sea level (very high confidence). Coasts are highly vulnerable to extreme events, such as storms, which impose substantial costs on coastal societies [6.2.1, 6.2.2, 6.5.2]. Annually, about 120 million people are exposed to tropical cyclone hazards, which killed 250,000 people from 1980 to 2000 [6.5.2]. Through the 20th century, global rise of sea level contributed to increased coastal inundation, erosion and ecosystem losses, but with considerable local and regional variation due to other factors [6.2.5, 6.4.1]. Late 20th century effects of rising temperature include loss of sea ice, thawing of permafrost and associated coastal retreat, and more frequent coral bleaching and mortality [6.2.5]. Coasts will be exposed to increasing risks, including coastal erosion, over coming decades due to climate change and sea-level rise (very high confidence). Anticipated climate-related changes include: an accelerated rise in sea level of up to 0.6 m or more by 2100; a further rise in sea surface temperatures by up to 3°C; an intensification of tropical and extra-tropical cyclones; larger extreme waves and storm surges; altered precipitation/run-off; and ocean acidification [6.3.2]. These phenomena will vary considerably at regional and local scales, but the impacts are virtually certain to be overwhelmingly negative [6.4, 6.5.3].
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Assessing the vertical land motion (VLM) at tide gauges (TG) is crucial to understanding global and regional mean sea-level changes (SLC) over the last century. However, estimating VLM with accuracy better than a few tenths of a millimeter per year is not a trivial undertaking and many factors, including the reference frame uncertainty, must be considered. Using a novel reconstruction approach and updated geodetic VLM corrections, we found the terrestrial reference frame and the estimated VLM uncertainty may contribute to the global SLC rate error by . In addition, a spurious global SLC acceleration may be introduced up to . Regional SLC rate and acceleration errors may be inflated by a factor 3 compared to the global. The difference of VLM from two independent Glacio-Isostatic Adjustment models introduces global SLC rate and acceleration biases at the level of and , increasing up to 0.5 mm yr⁻¹ and for the regional SLC. Errors in VLM corrections need to be budgeted when considering past and future SLC scenarios.
TanDEM-X -Die Erde in drei Dimensionen
  • Dlr
DLR (2018): TanDEM-X -Die Erde in drei Dimensionen. URL: www.dlr.de/content/de/missionen/tandem-x.html
3: Die Webanwendung erlaubt ein einfaches Durchschalten unterschiedlicher Überflutungsszenarien (oben) und eine intuitive Auswahl interessanter Gebiete in beliebiger Zoomstufe (unten)
  • Abb
Abb. 3: Die Webanwendung erlaubt ein einfaches Durchschalten unterschiedlicher Überflutungsszenarien (oben) und eine intuitive Auswahl interessanter Gebiete in beliebiger Zoomstufe (unten)
Global and Regional Sea Level Rise Scenarios for the United States
  • Christopher P Weaver
Christopher P. Weaver et al. (2017): Global and Regional Sea Level Rise Scenarios for the United States. NOAA Tech Report NOS CO-OPS, DOI: 10.7289/v5/tr-nos-coops-083