Fast ein ganzes Jahrhundert lang bewegte sich nichts: Die Wanderungen der Dünen an der dänischen Nordseeküste waren durch Pflanzen gestoppt worden. Diese stabile Ruhe verführte die Forstbehörde dazu, das Geld für die Bepflanzung der Dünen zu kürzen. Binnen weniger Jahre wurden dadurch Kräfte freigesetzt, mit denen niemand gerechnet hatte, berichtet der Geologe Keld Römer Rasmussen von der Universität Aarhus.
"Die Folge war, dass eine Düne begann, sich mit ziemlich hohem Tempo Richtung Osten zu bewegen. Jetzt bedroht sie Felder und Farmen, die östlich der Düne liegen. Daran sieht man, dass die dynamischen Kräfte stark genug sind, den Sand unkontrolliert in Bewegung zu bringen, wenn die Düne nicht bepflanzt wird oder andere Vorkehrungen getroffen werden."
Bis zu 50 Meter pro Jahr können Dünen wandern, wenn sie nicht durch Vegetation befestigt werden. Das ist seit langem bekannt. Unklar war aber bisher, wie das Wechselspiel zwischen Sand, Wind und Pflanzen genau funktioniert. Deutsche und israelische Dünenforscher sind dieser Frage jetzt genauer nachgegangen. Dazu musste das Team um den Stuttgarter Physiker Hans-Jürgen Herrmann zunächst einmal ein paar grundlegende Fragen klären.
"Was ist es denn, das eine Pflanze zerstört? Ist es das Freilegen der Wurzeln, ist es das Überschütten mit den Sandkörnern, ist es das Einschlagen der Sandkörner auf die Blätter? Man muss erst mal die Mechanismen verstehen. Und wenn man das erst mal verstanden hat, dann kann man ein einfaches Modell machen, durchrechnen. Aber anschließend muss man dann wieder verifizieren, ob dieses Modell richtig ist. Man geht also dann mit einer kleinen Expedition auf die Felder, meinetwegen nach Brasilien, und misst nach, ob die Voraussagen der Berechnungen übereinstimmen mit dem, was man misst."
Tragfähige mathematische Modelle für die Dünenwanderung sind erst seit wenigen Jahren verfügbar. Lange Zeit kapitulierten die Physiker vor der Komplexität der Düne mit ihren Abermilliarden Sandkörnern. Die Stuttgarter Forscher lösen dieses Problem, indem sie die oberste Sandschicht, die vom Wind erfasst wird, wie eine Flüssigkeit betrachten. Dadurch entsteht ein Modell, das einerseits der Dynamik der Sandkörner gerecht wird, aber andererseits für den Computer noch zu bewältigen ist. Mit dieser Methode wurde nun der Effekt der Dünenvegetation in eine Vielzahl komplizierter Gleichungen überführt.
"Diese kann man jetzt auf dem Computer lösen und stellt fest, dass zum Beispiel sichelförmige Wanderdünen, die bekannt sind, die so genannten Barchane, sich durch den Einfluss der Vegetation umdrehen und es entstehen so genannte Paraboldünen. Welche immer länger gestreckt werden und dann schließlich gigantische Spuren hinterlassen, also die können zehn Kilometer lang sein, von so seltsamen Streifen, die dann diese Parabelform haben."
Was der Computer berechnet hatte, fanden Hans-Jürgen Herrmann und seine Kollegen später in der Praxis bestätigt: Die Vegetation verwandelt die beweglichen Barchane in inaktive lang gezogene Sandbögen. Und noch interessanter: Auch die Umkehrung funktioniert, denn entfernt man die Pflanzen, dann wird aus der stabilen Parabeldüne wieder ein kraftvoller Barchan, der sofort seine Wanderung beginnt. Die Stuttgarter Forscher hoffen nun, dass ihr Modell zu einer gezielteren Dünenbepflanzung in Küsten- und Wüstengegenden beitragen kann.
"Heutzutage gibt es in allen europäischen Ländern Küstenmanagementbüros. Und es ist eine wichtige Aufgabe für diese Leute, zu entscheiden, was macht man mit den Dünen am Strand? Festigt man die und wie, oder befreit man sie? In Europa wird heutzutage diskutiert, Dünen wieder von der Vegetationsdecke zu befreien und sie wieder mobil zu machen."
Denn inzwischen weiß man, dass wandernde Dünen wichtig für die Sauberkeit der Küsten sind. Daher werden immer mehr Dünen gezielt von ihrer Vegetation befreit, damit sie es künftig den Badegästen gleich tun - und am Strand entlang wandern.
"Die Folge war, dass eine Düne begann, sich mit ziemlich hohem Tempo Richtung Osten zu bewegen. Jetzt bedroht sie Felder und Farmen, die östlich der Düne liegen. Daran sieht man, dass die dynamischen Kräfte stark genug sind, den Sand unkontrolliert in Bewegung zu bringen, wenn die Düne nicht bepflanzt wird oder andere Vorkehrungen getroffen werden."
Bis zu 50 Meter pro Jahr können Dünen wandern, wenn sie nicht durch Vegetation befestigt werden. Das ist seit langem bekannt. Unklar war aber bisher, wie das Wechselspiel zwischen Sand, Wind und Pflanzen genau funktioniert. Deutsche und israelische Dünenforscher sind dieser Frage jetzt genauer nachgegangen. Dazu musste das Team um den Stuttgarter Physiker Hans-Jürgen Herrmann zunächst einmal ein paar grundlegende Fragen klären.
"Was ist es denn, das eine Pflanze zerstört? Ist es das Freilegen der Wurzeln, ist es das Überschütten mit den Sandkörnern, ist es das Einschlagen der Sandkörner auf die Blätter? Man muss erst mal die Mechanismen verstehen. Und wenn man das erst mal verstanden hat, dann kann man ein einfaches Modell machen, durchrechnen. Aber anschließend muss man dann wieder verifizieren, ob dieses Modell richtig ist. Man geht also dann mit einer kleinen Expedition auf die Felder, meinetwegen nach Brasilien, und misst nach, ob die Voraussagen der Berechnungen übereinstimmen mit dem, was man misst."
Tragfähige mathematische Modelle für die Dünenwanderung sind erst seit wenigen Jahren verfügbar. Lange Zeit kapitulierten die Physiker vor der Komplexität der Düne mit ihren Abermilliarden Sandkörnern. Die Stuttgarter Forscher lösen dieses Problem, indem sie die oberste Sandschicht, die vom Wind erfasst wird, wie eine Flüssigkeit betrachten. Dadurch entsteht ein Modell, das einerseits der Dynamik der Sandkörner gerecht wird, aber andererseits für den Computer noch zu bewältigen ist. Mit dieser Methode wurde nun der Effekt der Dünenvegetation in eine Vielzahl komplizierter Gleichungen überführt.
"Diese kann man jetzt auf dem Computer lösen und stellt fest, dass zum Beispiel sichelförmige Wanderdünen, die bekannt sind, die so genannten Barchane, sich durch den Einfluss der Vegetation umdrehen und es entstehen so genannte Paraboldünen. Welche immer länger gestreckt werden und dann schließlich gigantische Spuren hinterlassen, also die können zehn Kilometer lang sein, von so seltsamen Streifen, die dann diese Parabelform haben."
Was der Computer berechnet hatte, fanden Hans-Jürgen Herrmann und seine Kollegen später in der Praxis bestätigt: Die Vegetation verwandelt die beweglichen Barchane in inaktive lang gezogene Sandbögen. Und noch interessanter: Auch die Umkehrung funktioniert, denn entfernt man die Pflanzen, dann wird aus der stabilen Parabeldüne wieder ein kraftvoller Barchan, der sofort seine Wanderung beginnt. Die Stuttgarter Forscher hoffen nun, dass ihr Modell zu einer gezielteren Dünenbepflanzung in Küsten- und Wüstengegenden beitragen kann.
"Heutzutage gibt es in allen europäischen Ländern Küstenmanagementbüros. Und es ist eine wichtige Aufgabe für diese Leute, zu entscheiden, was macht man mit den Dünen am Strand? Festigt man die und wie, oder befreit man sie? In Europa wird heutzutage diskutiert, Dünen wieder von der Vegetationsdecke zu befreien und sie wieder mobil zu machen."
Denn inzwischen weiß man, dass wandernde Dünen wichtig für die Sauberkeit der Küsten sind. Daher werden immer mehr Dünen gezielt von ihrer Vegetation befreit, damit sie es künftig den Badegästen gleich tun - und am Strand entlang wandern.