Sea-Level Rise in Northern Germany: A GIS-Based Simulation and Visualization

Abstract

The future sea-level rise caused by climate change will lead to coastal regions being flooded and ecological and socio-economic systems being disrupted. This study examines the question of how the sea-level rise in Northern Germany can be simulated on a regional level and visualized as a media map. The simulation is based on the TanDEM-X digital elevation model, IDW interpolated current measurements of the sea level and the vertical land movement, as well as regional sea surface elevation projections for the year 2100. Two different climate scenarios were applied based on IPCC forecasts. Particular attention was paid to transforming elevation systems into orthometric heights. In addition, the uncertainties existing in the simulation of future developments were quantified and visualized. Depending on the applied scenario, an area between 1061 and 9004 km2 will be inundated. Accordingly, the affected population varies between 5477 and 626,880 people. The calculation of the inundated areas reveals serious differences; between the various climate scenarios, as well as between the North and Baltic coasts, but above all between the assumption of a stable coastal protection on the one hand and a dike breach on the other. Based on the requirements of journalistic cartography and the specific requirements of the German broadcasting company Norddeutscher Rundfunk (NDR), static maps were developed, which will be shown as a sequence starting with the least and ending with the most severe possible impact.

In Folge des zukünftigen klimawandelbedingten Meeresspiegelanstiegs werden Küstenregionen überflutet und ökologische sowie sozioökonomische Systeme gestört. Die vorliegende Studie untersucht, wie der Meeresspiegelanstieg in Norddeutschland auf regionaler Ebene simuliert und als Medienkarte visualisiert werden kann. Die Simulation wird auf Basis des digitalen Höhenmodells TanDEM-X, mittels IDW interpolierten Messungen des aktuellen Meeresspiegels und der vertikalen Landbewegung sowie regionalen Prognosen zur Meeresoberflächenhöhe im Jahr 2100 erstellt. Auf Grundlage der IPCC-Prognosen wird auf zwei unterschiedliche Klimaszenarien eingegangen. Insbesondere wird darauf geachtet, dass Höhensysteme in orthometrische Höhen transformiert werden. Außerdem werden die bei der Simulation zukünftiger Entwicklungen bestehenden Unsicherheiten quantifiziert und visualisiert. Je nach angewendetem Szenario ist eine Fläche zwischen ca. 1061 und 10,116 km2 betroffen. Dementsprechend schwankt die betroffene Bevölkerung zwischen 5477 und 753,656 Menschen. Bei der Berechnung der Überflutungsflächen zeigen sich gravierende Unterschiede—zum einen zwischen Nord- und Ostseeküste, zum anderen zwischen den verschiedenen Klimaszenarien, besonders aber zwischen der Annahme eines standhaltenden Küstenschutzes und eines Deichbruchs. Ausgehend von den Anforderungen der journalistischen Kartographie sowie weiteren spezifischen Anforderungen des NDR werden statische Karten entwickelt, die als Sequenz beginnend mit den geringsten und abschließend mit den schlimmstmöglichen Auswirkungen gezeigt werden sollen.