Cliff Retreat Contribution to the Littoral Sediment Budget along the Baltic Sea Coastline of Schleswig-Holstein, Germany
Abstract
:1. Introduction
2. Regional Setting
3. Data and Methods
3.1. Origin and Use of Data
3.2. Sediment Budget Assessment
- The cliff sections are composed entirely of glacial till with a homogenous sediment composition;
- The quantities of c and n, given in local studies, set the value range of c and n for all cliffs in the study area.
4. Results
4.1. Cliff Retreat
4.2. Erosional and Bulk Volume
4.3. Sediment Budget
5. Discussion
5.1. Data Availability
5.2. Reliability of Data and Methods
5.2.1. Rate of Cliff Retreat r
5.2.2. Volume Erosion ve
5.2.3. Bulk Volume vb
5.2.4. Carbonate Content c
5.2.5. Sediment Fraction n
5.3. Comparison and Evaluation of the Littoral Sediment Budget
5.3.1. National and International Comparison
- The proposed average annual cliff retreat in M-V is ~0.34 m yr−1 [70]—slightly higher than in S-H (~0.19–0.24 m yr−1).
- The M-V cliffs are higher on average. Some of them reach up to ~120 m high, e.g., the Jasmund cliff on Rügen Island.
5.3.2. Comparison of Sediment Sources: Seafloor Abrasion
6. Conclusions
- The active cliffs present a major sediment source for the sediment-starved Baltic Sea coast of S-H. Due to ongoing cliff erosion, about 39,000–161,000 m3 yr−1 of sediments (0.063–64 mm) are annually supplied to the nearshore system. This is essential for the coastal transport and the stabilization of adjacent sandy shorelines. As such, the active cliffs deliver an important ecosystem service for coastal protection.
- Due to the complex interplay of cliff properties, forces, and processes, and the limited data availability, uncertainties remain with respect to the exact volumes of the littoral sediment budget. Although those cannot be quantified on the given data basis, we assume that the determined volume interval gives a fair indication of the dimension of the sediment budget.
- For a comprehensive evaluation of the littoral sediment budget along the S-H coastline, the study has to be expanded offshore. Here, the erosion of the hard-bottom seafloor accounts for a considerable amount of sediment and, thus, adds another relevant sediment source to the system. The volumes of supplied material from abrasion platforms have not yet been reliably quantified.
Author Contributions
Funding
Institutional Review Board Statement
Informed Consent Statement
Acknowledgments
Conflicts of Interest
Appendix A
Section No. | Location | Kannenberg, 1951 (~1878–1950) | Ziegler and Heyen, 2005 (1949–2002) | LKN-SH (~1878–2016) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
r (m yr−1) | L (m) | r (m yr−1) | rmax (m yr−1) | L (m) | r (m yr−1) | L (m) | |||
81.05 | Solitüde | 0.09 | 0.12 | 110 | - | 105 | |||
81.08 | Holnis (west) | Holnis | 0.15 | 800 | 0.35 | 0.49 | 240 | 0.56 | 478 |
81.08 | Holnis (north) | 0.09 | 0.12 | 240 | 0.18 | 237 | |||
81.08 | Holnis (east) | 0.08 | 0.16 | 280 | 0.07 | 276 | |||
81.1 | Langballiholz | Lanballigholz | - | 800 | 0.32 | 0.41 | 330 | 0.23 | 335 |
81.1 | Dollerupholz | Dollerupholz | 0.13 | 2300 | 0.13 | 0.2 | 610 | 0.17 | 610 |
81.12 | Neukirchen | Neukirchen | 0.19 | 1000 | 0.15 | 0.21 | 310 | 0.31 | 311 |
81.12 | Nieby | 0.13 | 0.18 | 470 | 0.28 | 470 | |||
81.12 | Habernis (west) | Habernis | 0.30 | 800 | 0.2 | 0.26 | 340 | 0.15 | 338 |
81.13 | Habernis (east) | 0.29 | 0.93 | 590 | 0.30 | 591 | |||
81.13 | Steinberghaff | Steinberghaff | 0.11 | 1200 | 0.06 | 0.09 | 870 | 0.02 | 747 |
81.13 | Koppelheck | - | - | 0.04 | 0.08 | 190 | 0.03 | 345 | |
81.18 | Gammellück | Geltinger Bucht | - | 1800 | 0.35 | 0.48 | 280 | 0.11 | 178 |
82.03 | Haffskoppel | Düttebüll | - | 1000 | 0.23 | 0.18 | 840 | 0.20 | 1396 |
82.08 | Schönhagen | Schönhagen | 0.46 | 1600 | 0.51 | 0.96 | 1880 | 0.50 | 1571 |
82.14 | Booknis | Boknis | 0.29 | 1600 | 0.3 | 0.44 | 2010 | 0.24 | 2637 |
83.01 | Waabs | Waabs | 0.25 | 2200 | 0.31 | 0.6 | 2140 | 0.24 | 2902 |
83.02 | Hemmelmark | Hemmelmark | 0.10 | 400 | 0.24 | 0.38 | 640 | 0.13 | 754 |
83.06 | Schnellmark | Altenhof | 0.13 | 1000 | 0.21 | 0.48 | 900 | 0.20 | 1553 |
83.07 | Noer | Nör | 0.14 | 1500 | 0.19 | 0.26 | 1340 | 0.21 | 1334 |
83.07 | Krusendorf | Surendorf | 0.08 | 800 | 0.38 | 0.53 | 750 | 0.13 | 1555 |
83.07 | Dänisch-Nienhof | Dän. Nienhof | 0.19 | 1300 | 0.23 | 0.38 | 440 | 0.20 | 1096 |
83.08 | Stohl | Stohl | 0.25 | 3000 | 0.24 | 0.68 | 3640 | 0.19 | 3884 |
83.08 | Altbülk | Alt-Bülk | 0.13 | 300 | 0.09 | 0.15 | 310 | 0.13 | 796 |
84.05 | Schilksee | Schilksee | 0.13 | 1000 | 0.34 | 0.56 | 1140 | 0.41 | 1139 |
85.01 | Stein | Stein | 0.17 | 1200 | 0.19 | 0.39 | 1290 | 0.12 | 1510 |
85.04 | Todendorf | Satjendorf | 0.31 | 3000 | 0.3 | 0.86 | 4120 | 0.34 | 5493 |
85.06 | Lippe | Lippe | 0.13 | 200 | 0.11 | 0.15 | 180 | 0.10 | 680 |
85.08 | Hohwacht | Hohwacht | - | 300 | 0.14 | 0.2 | 430 | 0.16 | 536 |
85.22 | Döhnsdorf | Weißenhaus | 0.28 | 1200 | 0.12 | 0.26 | 1530 | 0.08 | 2196 |
85.12 | Wandelwitz | Putlos | 0.17 | 2000 | 0.19 | 0.36 | 1080 | 0.09 | 3180 |
85.12 | Johannistal | Johannistal | 0.13 | 1500 | 0.17 | 0.46 | 3080 | 0.15 | 3428 |
85.12 | Heiligenhafen | Heiligenhafen | 0.27 | 1500 | 0.33 | 1.16 | 1560 | 0.23 | 2215 |
86.01 | Lütjenbrode | Lütjenbrode | 0.10 | 2000 | 0.13 | 0.19 | 1370 | 0.06 | 2655 |
86.05 | Fehmarnsund | 0.16 | 863 | ||||||
86.07 | Heinrichsruh | 0.26 | 0.49 | 550 | 0.11 | 1148 | |||
86.09 | Großenbrode | Großenbrode | 1000 | 0.46 | 0.69 | 710 | 0.26 | 721 | |
86.13 | Ölendorf | 0.02 | 758 | ||||||
86.13 | Kraksdorf | Siggen | 0.11 | 3800 | 0.21 | 0.34 | 2980 | 0.15 | 4943 |
86.15 | Rosenfelde | 0.00 | 705 | ||||||
86.17 | Dahmeshöved | Dahmeshöved | 0.42 | 1600 | 0.10 | 2071 | |||
86.21 | Bliesdorf (north) | Bliesdorf | 0.13 | 3000 | 0.73 | 0.96 | 460 | 0.16 | 1267 |
86.21 | Bliesdorf (south) | 0.23 | 0.62 | 1470 | 0.06 | 2237 | |||
86.22 | Pelzerhaken | Pelzerhaken | 1000 | 0.16 | 0.23 | 590 | 0.00 | 1054 | |
86.24 | Sierksdorf (north) | Wintershagen | 0.22 | 300 | 0.2 | 0.39 | 230 | 0.18 | 272 |
86.24 | Sierksdorf (med) | Sierksdorf | 0.12 | 1300 | 0.14 | 0.26 | 910 | 0.18 | 1445 |
86.24 | Sierksdorf (south) | 0.14 | 0.36 | 630 | 0.00 | 627 | |||
86.28 | Brodten | Brodten | 0.43 | 4000 | 0.37 | 1.18 | 3420 | 0.58 | 4213 |
500.03 | Strukkamphuk | 0.61 | 499 | ||||||
500.05 | Albertsdorf | 0.21 | 0.4 | 90 | 0.27 | 359 | |||
500.24 | Marienleuchte | 0.21 | 0.52 | 450 | 0.12 | 1253 | |||
500.26 | Klausdorf | 0.17 | 0.43 | 2360 | 0.13 | 2223 | |||
500.26 | Katharinenhof | 0.13 | 0.34 | 2480 | 0.10 | 6383 | |||
500.26 | Staberhof (east) | 0.11 | 0.34 | 860 | |||||
500.27 | Staberhdorf (south) | 0.17 | 0.53 | 2400 | 0.07 | 3938 | |||
500.32 | Wulfen | 0.46 | 0.65 | 1020 | 0.19 | 986 | |||
Total | 0.22 | 47,400 | 0.24 | 1.18 | 57,140 | 0.19 | 85,493 |
Section No. | Location | Ve (m3 yr−1) * | ve (m3 yr−1 m−1) | vs,min (m3 yr−1 m−1) | vs,max (m3 yr−1 m−1) | nmin (%) | nmax (%) | cmin (%) | cmax (%) | Literature ** |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
81.05 | Solitüde | 158 | 1.44 | 0.17 | 1.96 | |||||
81.08 | Holnis (west) | 963 | 4.01 | 0.48 | 5.47 | |||||
81.08 | Holnis (north) | 134 | 0.56 | 0.07 | 0.76 | |||||
81.08 | Holnis (east) | 199 | 0.71 | 0.09 | 0.97 | |||||
81.1 | Langballigholz | 759 | 2.30 | 0.34 | 2.91 | 0.10 | 0.10 | [23] | ||
81.1 | Dollerupholz | 1442 | 2.36 | 0.33 | 2.99 | 0.10 | 0.17 | [23] | ||
81.12 | Neukirchen | 620 | 2.00 | 0.24 | 2.72 | |||||
81.12 | Nieby | 678 | 1.44 | 0.21 | 1.84 | 0.09 | 0.10 | [23] | ||
81.12 | Habernis (west) | 447 | 1.31 | 0.19 | 1.71 | 0.07 | 0.10 | [23] | ||
81.13 | Habernis (east) | 1825 | 3.09 | 0.46 | 4.03 | 0.07 | 0.10 | [23] | ||
81.13 | Steinberghaff | 303 | 0.35 | 0.05 | 0.45 | 0.09 | 0.12 | [23,85] | ||
81.13 | Koppelheck | 55 | 0.29 | 0.03 | 0.39 | [85] | ||||
81.18 | Gammellück | 234 | 0.84 | 0.10 | 1.14 | [85] | ||||
82.03 | Haffskoppel | 658 | 0.78 | 0.12 | 1.02 | 0.07 | 0.07 | [23] | ||
82.08 | Schönhagen | 8960 | 4.77 | 3.24 | 4.57 | 0.50 | 0.50 | 0.04 | 0.09 | [11,23,28,54,86] |
82.14 | Booknis | 2933 | 1.46 | 0.21 | 1.88 | 0.08 | 0.12 | [23] | ||
83.01 | Waabs | 7963 | 3.72 | 0.55 | 5.07 | 0.03 | 0.11 | [23] | ||
83.02 | Hemmel- mark | 1343 | 2.10 | 0.27 | 2.86 | 0.03 | 0.23 | [23,40] | ||
83.06 | Schnellmark | 1964 | 2.18 | 0.32 | 2.89 | 0.06 | 0.10 | [23,87] | ||
83.07 | Noer | 3072 | 2.29 | 0.32 | 2.35 | 0.50 | 0.50 | 0.06 | 0.09 | [23,31,41] |
2.29 | 1.07 | 1.91 | 0.43 | 0.56 | 0.06 | 0.09 | ||||
2.29 | 1.39 | 4.26 | ||||||||
83.07 | Krusendorf | 2583 | 3.44 | 0.49 | 4.47 | 0.07 | 0.14 | [23,31,40] | ||
83.07 | Dänisch-Nienhof | 1871 | 4.25 | 0.61 | 5.48 | 0.08 | 0.13 | [23,31] | ||
83.08 | Stohl | 15,076 | 4.14 | 0.21 | 1.40 | 0.13 | 0.57 | 0.04 | 0.17 | [23,26,31,41,55,56,88,89] |
4.14 | 1.53 | 2.65 | 0.43 | 0.48 | 0.04 | 0.17 | ||||
4.14 | 1.74 | 4.04 | ||||||||
83.08 | Altbülk | 181 | 0.58 | 0.31 | 0.56 | 0.49 | 0.49 | [41] | ||
84.05 | Schilksee | 4849 | 4.25 | 0.64 | 5.40 | 0.09 | 0.09 | [23,31] | ||
85.01 | Stein | 1341 | 1.04 | 0.15 | 1.34 | 0.08 | 0.10 | [23,42] | ||
85.04 | Todendorf | 10,568 | 2.57 | 0.35 | 3.33 | 0.07 | 0.18 | [23,90] | ||
85.06 | Lippe | 46 | 0.26 | 0.03 | 0.35 | [90] | ||||
85.08 | Hohwacht | 745 | 1.73 | 0.26 | 2.31 | 0.05 | 0.10 | [23,42,90] | ||
85.22 | Döhnsdorf | 2797 | 1.83 | 0.27 | 2.47 | 0.04 | 0.09 | [23,42] | ||
85.12 | Wandelwitz | 3935 | 3.64 | 0.44 | 4.96 | |||||
85.12 | Johannistal | 6992 | 2.27 | 0.32 | 2.92 | 0.08 | 0.14 | [23] | ||
85.12 | Heiligenhafen | 4885 | 3.13 | 1.85 | 3.42 | 0.47 | 0.58 | 0.06 | 0.16 | [23,40,43,57] |
86.01 | Lütjenbrode | 713 | 0.52 | 0.08 | 0.66 | 0.09 | 0.09 | [23] | ||
86.07 | Heinrichsruh | 378 | 0.69 | 0.08 | 0.94 | |||||
86.09 | Großenbrode | 906 | 1.28 | 0.15 | 1.24 | 0.11 | 0.50 | [47] | ||
86.13 | Kraksdorf | 4874 | 1.64 | 0.25 | 2.20 | 0.04 | 0.09 | |||
86.21 | Bliesdorf (north) | 3391 | 7.37 | 1.11 | 9.47 | 0.08 | 0.09 | [23] | ||
86.21 | Bliesdorf (south) | 3235 | 2.20 | 0.33 | 2.92 | 0.05 | 0.10 | [23] | ||
86.22 | Pelzerhaken | 697 | 1.18 | 0.18 | 1.51 | 0.09 | 0.09 | [23] | ||
86.24 | Sierksdorf (north) | 954 | 0.84 | 0.10 | 1.14 | |||||
86.24 | Sierksdorf (south) | 1061 | 1.68 | 0.26 | 2.25 | 0.04 | 0.06 | [23] | ||
86.28 | Brodten | 17,279 | 5.05 | 2.72 | 5.53 | 0.40 | 0.60 | 0.09 | 0.10 | [8,23,39,46,58] |
500.05 | Albertsdorf | 61 | 0.68 | 0.10 | 0.87 | 0.08 | 0.08 | [23] | ||
500.24 | Marienleuchte | 303 | 0.67 | 0.08 | 0.92 | |||||
500.26 | Klausdorf | 2137 | 0.91 | 0.11 | 1.19 | 0.06 | 0.27 | [23] | ||
500.26 | Katharinenhof (Fehmarn) | 3115 | 1.26 | 0.48 | 1.04 | 0.34 | 0.48 | 0.13 | 0.23 | [23,47] |
500.26 | Staberhuk (east) | 417 | 0.48 | 0.07 | 0.62 | 0.09 | 0.12 | [23] | ||
500.27 | Staberhuk (south) | 1618 | 0.67 | 0.09 | 0.82 | 0.13 | 0.16 | [23] | ||
500.32 | Wulfen | 3647 | 3.58 | 0.45 | 4.12 | 0.18 | 0.24 | [23,40] |
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---|---|---|---|---|---|---|
L (m) | r (m yr−1) | L (m) | r (m yr−1) | L (m) | r (m yr−1) | |
82.09 Schönhagen | 1600 | 0.46 | 1880 | 0.51 | 1570 | 0.50 |
83.08 Stohl | 3000 | 0.25 | 3640 | 0.24 | 3880 | 0.19 |
84.05 Schilksee | 1000 | 0.13 | 1140 | 0.34 | 1139 | 0.41 |
85.12 Heiligenhafen | 1500 | 0.27 | 1560 | 0.33 | 2220 | 0.23 |
86.21 Bliesdorf (north) | No data | 0.13 | 460 | 0.73 | 1270 | 0.16 |
All Cliffs S-H | 47,400 | 0.22 | 57,000 | 0.24 | 85,000 | 0.19 |
Glacial till Components | Estimated Value Range (%) | |
---|---|---|
c | Carbonate | 2.7–27 |
Sand (0.063–2 mm) | 11–61 | |
n | Granules, Pebbles (2–64 mm) | 0–9 |
Cobbles, boulders (>64 mm) | No data |
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Averes, T.; Hofstede, J.L.A.; Hinrichsen, A.; Reimers, H.-C.; Winter, C. Cliff Retreat Contribution to the Littoral Sediment Budget along the Baltic Sea Coastline of Schleswig-Holstein, Germany. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 870. https://doi.org/10.3390/jmse9080870
Averes T, Hofstede JLA, Hinrichsen A, Reimers H-C, Winter C. Cliff Retreat Contribution to the Littoral Sediment Budget along the Baltic Sea Coastline of Schleswig-Holstein, Germany. Journal of Marine Science and Engineering. 2021; 9(8):870. https://doi.org/10.3390/jmse9080870
Chicago/Turabian StyleAveres, Tanita, Jacobus L. A. Hofstede, Arfst Hinrichsen, Hans-Christian Reimers, and Christian Winter. 2021. "Cliff Retreat Contribution to the Littoral Sediment Budget along the Baltic Sea Coastline of Schleswig-Holstein, Germany" Journal of Marine Science and Engineering 9, no. 8: 870. https://doi.org/10.3390/jmse9080870
APA StyleAveres, T., Hofstede, J. L. A., Hinrichsen, A., Reimers, H.-C., & Winter, C. (2021). Cliff Retreat Contribution to the Littoral Sediment Budget along the Baltic Sea Coastline of Schleswig-Holstein, Germany. Journal of Marine Science and Engineering, 9(8), 870. https://doi.org/10.3390/jmse9080870