Küstenmorphologie: Prozesse, Formen und Klassifikation

Küstenmorphologie

Die Küstenmorphologie befasst sich mit der Untersuchung der durch Wellen verursachten Reliefformen an Küsten.

Wellenbewegung am Strand

Nachdem die Welle gebrochen ist, bewegt sich das Wasser turbulent und schaumig den Strand hinauf. Dies wird als Swash oder Wellenauflauf bezeichnet. Dieser Prozess besitzt eine hohe Energie und transportiert Sand und Kies landeinwärts vom Strand weg.

Wenn die Energie des Auflaufs verbraucht ist, fließt das Wasser als Backwash oder Spülsaum zum Meer zurück. Ein Teil des Wassers versickert dabei im Sand. Diese Rückwärtsbewegung transportiert ebenfalls Kies und Sand meerwärts.

Arten von Wellen

• Riesenwellen (Tsunamis): Dies sind keine extrem hohen (meist nicht über 30 m), aber sehr langen Wellen. Sie entstehen durch Erdbeben oder Vulkanausbrüche am Meeresboden und breiten sich mit Geschwindigkeiten von etwa 700 km/h in alle Richtungen aus. Ihre Auswirkungen beim Auftreffen auf Land sind verheerend.
• Oszillationswellen (Schwingungswellen): Hierbei werden die Wassermassen nicht über weite Strecken transportiert, auch wenn es so scheinen mag. Was man beobachtet, ist die Bewegung der Wellenform. Windrichtung, -stärke und -dauer beeinflussen Höhe und Geschwindigkeit der Wellen.
• Translationswellen (Schwallwellen): Nähert sich eine Oszillationswelle einer Küste mit geringer Wassertiefe, wird der untere Teil der Welle durch den Bodenwiderstand gebremst. Der Wellenberg bewegt sich jedoch mit größerer Geschwindigkeit weiter vorwärts. Dies führt zu einer Verkürzung der Wellenlänge und einer Zunahme der Höhe, was schließlich zum Brechen der Welle (Brandung) führt.
• Seiches (Stehwellen): Dies sind stehende Wellen in geschlossenen oder halboffenen Gewässern wie Seen oder Buchten, bei denen das Wasser an der Oberfläche vor- und zurückschwappt.

Wellenerosion

Die Kraft der Wellen, die auf eine Oberfläche treffen und sich zurückziehen, verursacht die Lösung und den Transport von Partikeln. Erosion erfolgt durch:

• Hydraulische Wirkung: Das Wasser schlägt mit Wucht gegen die Felsen und presst Luft in Spalten.
• Korrasion: Die schleifende Wirkung von Gesteinsfragmenten, die das Wasser in Suspension mitführt.
• Abrasion: Die Abnutzung von Gesteinsfragmenten durch Kollision untereinander und mit dem Untergrund.

Die Sedimente werden durch den Wellenauflauf (Swash) in Richtung des Wellenangriffs transportiert, während der Rücklauf (Backwash) dazu neigt, sie senkrecht zur Küste meerwärts zu ziehen. Diese wiederholten Vorgänge bewirken eine Verschiebung von Sedimenten parallel zur Küste, die als Strandversetzung (Beach Drift) bezeichnet wird.

Küstenlängstransport (Littoral Drift)

Wenn Wellen schräg auf eine gerade Küstenlinie treffen, entsteht eine Strömung parallel zur Küste zwischen der Brandungszone und dem Ufer. Dies wird als Küstenlängstransport bezeichnet. Die Geschwindigkeit dieses Transports ist außerhalb der Brandungszone minimal. Es handelt sich um welleninduzierte Strömungen, nicht um ozeanische oder Gezeitenströmungen.

Strand

Ein Strand ist eine Ablagerung von Sand, Kies oder Geröll, die durch die Wirkung von Wellenauflauf und -rücklauf in der Brandungszone geformt wird.

• Wenn mehr Sand an einem Strandabschnitt angelandet als abtransportiert wird, verbreitert sich der Strand. Dieser Vorgang heißt Progradation (Anlandung).
• Wenn hingegen mehr Sand entfernt als abgelagert wird, verschmälert sich der Strand, und die Küstenlinie weicht landeinwärts zurück. Dies ist ein Prozess namens Retrogradation (Abtragung).

Wellenbrechung, -reflexion und -beugung

Beim Erreichen der Küste ändern die Wellen aufgrund der Meerestopographie, insbesondere der abnehmenden Wassertiefe, ihre Richtung und Geschwindigkeit. Wenn die Tiefe geringer ist als die halbe Wellenlänge, treten drei Phänomene auf:

• Refraktion (Brechung): Die Wellenkämme richten sich tendenziell parallel zu den Isobathen (Linien gleicher Meerestiefe) aus. Dadurch brechen die Wellen meist parallel zur Küstenlinie.
• Reflexion: Tritt auf, wenn eine Welle auf ein steiles Hindernis (z. B. eine Klippe oder Hafenmauer) trifft und zurückgeworfen wird. Bei senkrechtem Auftreffen können stehende Wellen entstehen, bei schrägem Auftreffen überlagern sich einfallende und reflektierte Wellen.
• Diffraktion (Beugung): Tritt auf, wenn ein Wellenkamm auf ein Hindernis (z. B. eine Insel oder eine Landzunge/Kap) trifft, das ihn teilt. Die Welle breitet sich dann hinter dem Hindernis in den geometrischen Schattenraum aus, wobei die Energie gestreut und die Welle gedämpft wird.

Kliffbildung

Küstenabschnitte, an denen das Land steil zum Meer abfällt, sind besonders anfällig für die Bildung von Kliffs.

• Anfangsstadium: Der Angriff der Wellen an der Basis des Felsens führt zur Bildung einer kleinen Hohlkehle (Brandungshohlkehle) und einer schmalen, seewärts geneigten Felsplattform (Abrasionsplattform). Auf dieser Plattform liegen oft Gesteinsbrocken. Die Wellenenergie ist hier hoch, was die Bildung eines Sand- oder Kiesstrandes verhindert. An Schwachstellen im Gestein können Wellen Brandungshöhlen und -tore formen. Härtere Gesteinspartien bleiben als Brandungspfeiler (Stacks) stehen. Die Küstenlinie ist in dieser Phase sehr unregelmäßig.
• Reifestadium: Durch fortgesetzte Erosion wird das Kliff zurückverlegt und die Abrasionsplattform verbreitert. Auf der Plattform lagern sich Sand und Gesteinspartikel ab und bilden eine Schorre oder eine marine Terrasse. Die Wellenenergie wird nun zunehmend auf der breiten Plattform verbraucht, bevor sie die Kliffbasis erreicht, wodurch der Angriff auf das Kliff nachlässt. Verwitterung und Abspülung durch Regen lassen den oberen Kliffhang allmählich verflachen.

Sandbänke, Nehrungen und Tombolos

• Nehrung: Eine Sandbank, die sich von einer geraden Küstenlinie ausgehend in eine Bucht hinein erstreckt. Wenn sich das Ende einer Nehrung landwärts krümmt, spricht man von einer Hakennehrung. Eine Nehrung kann sich schließlich mit dem gegenüberliegenden Ufer verbinden und die Bucht vom offenen Meer abtrennen, wodurch ein Strandwall oder eine Ausgleichsküste entsteht (manchmal bildet sich dahinter ein Haff).
• Tombolo: Entsteht durch Küstenlängstransport hinter einer Insel. Es ist eine Sandbank, die die Insel mit dem Festland oder einer anderen Insel verbindet.
• Landspitze/Kap: Wenn Sand durch Küstenlängstransport aus zwei entgegengesetzten Richtungen an einer Stelle zusammengeführt wird, kann sich eine scharfe Landspitze (Cuspate Foreland) bilden. Bei langanhaltender Sedimentation können sich mehrere Strandwälle anlagern und ein sandiges Kap bilden.

Gezeitenablagerungen

Gezeitenströmungen spielen eine wichtige Rolle in Buchten und Ästuaren.

1. Strömungen in schmalen Gezeitenkanälen (Prielen) können sehr stark sein, tiefe Rinnen erodieren und diese offen halten, selbst wenn der Küstenlängstransport versucht, sie mit Sand zu verschließen.
2. Gezeitenströmungen transportieren große Mengen an feinem Schlick und Ton in Suspension, die bei Stürmen durch Wellenschlag aufgewirbelt werden. Diese feinen Sedimente neigen dazu, sich dort abzulagern, wo Süßwasser auf Salzwasser trifft (Brackwasserzone). Das Sediment setzt sich am Boden von Buchten und Ästuaren ab, reichert sich in Schichten an und füllt die Buchten allmählich auf.

Wattenmeer und Salzwiesen

Wattenmeere sind ausgedehnte Schlick- und Sandflächen, die bei Ebbe trockenfallen. Angrenzende Salzwiesen werden nur bei hohen Springtiden überflutet. Diese Gebiete können, wenn sie eingedeicht und entwässert werden, landwirtschaftlich produktiv sein.

Klassifikation der Küsten

1. Ingressionsküsten (Tauchküsten)

   Entstehen durch Absenkung der Landoberfläche oder Anstieg des Meeresspiegels (eustatisch). Die neue Küstenlinie folgt ungefähr der alten Höhenlinie der überfluteten Landoberfläche.

   • Riaküste: Entsteht durch Überflutung von Flusstälern in hügeligem oder bergigem Gelände. Ergebnis ist eine stark gegliederte Küstenlinie mit tiefen, trichterförmigen Buchten (Rias) und vorspringenden Landzungen.
   • Fjordküste: Entsteht durch Überflutung von tiefen, durch Gletscher ausgeschürften Tälern (Fjorden). Gekennzeichnet durch steile Talwände, große Wassertiefen und weites Vordringen ins Landesinnere.
   • Glazial überformte Tauchküste: Entsteht durch Überflutung von Landschaften, die durch kontinentale Vereisung geformt wurden (z.B. Fördenküste, Boddenküste).

2. Emersionsküsten (Hebungsküsten)

   Entstehen durch lokale Hebung der Erdkruste oder globale (eustatische) Senkung des Meeresspiegels.

   • Flachküste (aus gehobener Küstenebene): Wenn eine flache, sanft geneigte ehemalige Meeresbodenfläche auftaucht, entsteht eine meist gerade und wenig gegliederte Küstenlinie.
   • Steilküste (aus gehobenem Meeresboden): Unterscheidet sich von der Flachküste dadurch, dass das Meer direkt vor der Küste tief ist und der Küstenstreifen schmal sein kann.

3. Neutrale Küsten (Ausgleichsküsten)

   Küsten, deren Form primär durch Ablagerung von Material bestimmt wird, ohne dass relative Vertikalbewegungen zwischen Land und Meer eine Rolle spielen.

   • Schwemmfächerküste: Entsteht, wenn Flüsse Schwemmfächer direkt ins Meer bauen.
   • Deltaküste: Entsteht durch die Ansammlung von Sedimenten, die von einem Fluss an seiner Mündung abgelagert werden.
   • Vulkanische Küste: Entsteht, wenn Lava direkt ins Meer fließt oder ein Vulkan an der Küste liegt.

4. Bruchstufenküsten (Verwerfungsküsten)

   Seltener Küstentyp, der durch Verwerfungen in der Erdkruste entsteht, bei denen ein Block relativ zum Meer absinkt. Die Küstenlinie folgt der Verwerfungslinie und ist oft steil.

5. Zusammengesetzte Küsten

   Küsten, deren Form durch eine Kombination oder Abfolge verschiedener der oben genannten Prozesse entstanden ist (z.B. erst Absenkung, dann Hebung).

Entwicklung einer Riaküste

• Anfangsstadium: Nach der Überflutung ist die Küstenlinie stark gegliedert mit langen, tiefen Buchten (Rias), Halbinseln, Landzungen und zahlreichen vorgelagerten Inseln.
• Jugendstadium: Der Wellenangriff konzentriert sich auf die vorspringenden Küstenabschnitte (Landzungen) und Inseln. Durch Refraktion ist die Erosion hier am stärksten. Es bilden sich Kliffs, Höhlen, Tore und Brandungspfeiler. An der Kliffbasis entwickeln sich Abrasionsplattformen. Strände sind klein oder fehlen.
• Reifestadium: Die Kliffs sind stark zurückgewichen. Kleinere Inseln wurden durch Abrasion eingeebnet oder stark verkleinert. Die Landzungen sind so weit abgetragen, dass eine mehr oder weniger gerade Küstenlinie entsteht. Die ehemaligen Buchten sind oft durch Nehrungen oder Strandwälle vom offenen Meer getrennt. Die ehemals stark unregelmäßige Küstenlinie wurde durch eine relativ gerade Ausgleichsküste ersetzt.

Geografische Aspekte von Tauchküsten

Tauchküsten, insbesondere Riaküsten und Fjordküsten, haben oft eine erhebliche Bedeutung für menschliche Aktivitäten. Die tiefen Buchten bieten ausgezeichnete natürliche Häfen, was Fischerei, Schiffbau und Seehandel begünstigt. Die steilen Hänge an Fjord- und Riaküsten erschweren jedoch oft die Landwirtschaft, sodass die Bevölkerung traditionell stark auf maritime Ressourcen angewiesen ist. Reichlich vorhandene Wälder und Wasserkraftpotenzial können Holzwirtschaft und Industrie fördern.

Entwicklung von Barriereinseln

Barriereinseln sind langgestreckte, schmale Sandinseln, die parallel zur Küste verlaufen. Sie entstehen oft aus Sandbänken oder Strandwällen, die durch Wellen aufgebaut und später durch Wind zu Dünen aufgeweht wurden. Zwischen der Barriereinsel und dem Festland liegt eine flache Wasserfläche, die Lagune, die oft mehrere Kilometer breit sein kann. An vielen Stellen ist die Lagune durch Sedimentation stark verlandet. Die Barriereinsel selbst ist oft eine komplexe Struktur aus mehreren Generationen von Strand- und Dünenwällen, die sich im Laufe der Zeit seewärts verlagert haben.

Gezeitenkanäle und Gezeitendeltas

Ein charakteristisches Merkmal vieler Barriereinseln und Nehrungen sind Öffnungen oder Priele (Gezeitenkanäle). Durch diese Kanäle strömt das Wasser bei Ebbe und Flut mit hoher Geschwindigkeit zwischen Lagune und offenem Meer hin und her. Diese Strömungen transportieren Sediment und bilden oft an beiden Enden des Priels fächerförmige Ablagerungen, sogenannte Gezeitendeltas (Ebbedelta auf der Seeseite, Flutdelta auf der Lagunenseite).

Geografische Aspekte von Barriereinseln

Die flachen Lagunen hinter Barriereinseln bieten oft nur schlechte natürliche Häfen. Die Zufahrt erfolgt durch die Priele. Diese können jedoch flach sein und ihre Position verändern. Für die Schifffahrt müssen die Kanäle oft durch künstliche Dämme (Buhnen, Molen) stabilisiert und vertieft werden, um eine sichere Passage zu gewährleisten.

Gehobene Strände (Strandterrassen)

Gehobene Strände oder Strandterrassen sind ehemalige Strandlinien, die heute oberhalb des aktuellen Meeresspiegels liegen. Sie sind das Ergebnis von epirogenetischen Hebungen des Festlandes im Küstenbereich oder einer eustatischen Senkung des Meeresspiegels.

Korallenriffküsten

Dies ist ein spezieller Typ einer neutralen Küste, dessen Aufbau hauptsächlich auf dem Wachstum von Organismen beruht, insbesondere Steinkorallen und Kalkalgen, die Kalkskelette bilden.

• Korallen: Sind koloniale Tiere, die in großen Massen zusammenleben. Wenn Korallen sterben, wachsen neue auf ihren Skeletten, wodurch massive Kalksteinformationen entstehen.
• Riffgestein: Wellen können Korallenfragmente abbrechen und zerkleinern. Diese werden zu Stränden, Nehrungen oder Sandbänken auf dem Riff abgelagert und können sich im Laufe der Zeit zu einem festen Kalkstein (Riffkalk) verfestigen.

Man unterscheidet drei Haupttypen von Korallenriffen:

1. Saumriff: Eine Plattform, die direkt an die Küste anschließt. Das stärkste Wachstum findet an der Außenkante statt, wo Wellen für sauberes Wasser und Nährstoffzufuhr sorgen. Saumriffe fehlen oft in der Nähe von Flussmündungen wegen des schlammigen Wassers.
2. Barriereriff: Liegt weiter vor der Küste und ist durch eine tiefe Lagune vom Festland getrennt. Die Lagune kann mehrere Kilometer bis über 100 km breit und 30-70 m tief sein. Innerhalb der Lagune können einzelne Korallenstöcke (Fleckenriffe) wachsen.
3. Atoll: Ein mehr oder weniger ringförmiges Korallenriff, das eine zentrale Lagune umschließt, in der sich keine größere Landmasse befindet. Atolle entstehen oft durch das Absinken einer Vulkaninsel, während das Riff weiter nach oben wächst.

Riffpassagen (Bocanas)

Dies sind tiefe Kanäle oder Durchlässe im Riff, durch die Wasser zwischen der Lagune und dem offenen Meer zirkulieren kann, insbesondere bei Gezeitenwechsel.

Geografische Aspekte von Atollen

Atolle bestehen fast ausschließlich aus Korallenkalk (Calciumcarbonat). Dies bedeutet, dass Böden arm an anderen Nährstoffen sind, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen. Die Kokospalme ist oft die dominante Pflanze und eine wichtige Ressource für Nahrung, Fasern und Baumaterial. Süßwasser ist auf kleinen Atollen knapp und muss aus Regenwasser gewonnen und sorgfältig gespeichert werden. Fische und andere Meerestiere sind die Hauptnahrungsquelle. Die ruhigen Lagunen eignen sich gut zum Fischen und für den Verkehr mit Kanus.