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Donnerstag, 25.05.2017
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Druckanstieg am Meeresboden enthüllt Tsunamis

Wichtiges Modul des Frühwarnsystems erfolgreich in der Tiefsee getestet

Ein neues Bodendruck-Messsystem soll Tsunamis schon kurz nach ihrer Entstehung auf der hohen See erkennen, um Vorwarnzeiten zu optimieren und Fehlalarme zu vermeiden. Deutsche Wissenschaftler haben das Messsystem jetzt in der Tiefsee vor den Kanarischen Inseln getestet – mit großem Erfolg. Damit ist ein weiterer Meilenstein bei der Entwicklung des Tsunami-Frühwarnsystems für den Indischen Ozean (GITEWS) gelungen. Das Projekt wird vom GeoForschungsZentrum Potsdam geleitet.
Tsunami

Tsunami

Das deutsche Tsunami-Frühwarnsystem ist einzigartig, da es eine Vielzahl von Informationen verarbeitet, um schnellstmöglich eine umfassende und präzise Lageeinschätzung bereitstellen zu können. Messwerte der Erschütterungen und der horizontalen Verschiebungen des Bodens vor der Küste Indonesiens liefern dabei innerhalb von wenigen Minuten eine klare Vorstellung von der Lage und Stärke eines Seebebens, die im Warnzentrum zur Auswahl von vorab berechneten Simulationen über die mögliche Ausbreitung eines Tsunami dienen. Allerdings löst nicht jedes Erdbeben am Meeresgrund einen Tsunami aus.

Meeresspiegelanstieg messen


„Um sich hierüber Klarheit zu verschaffen und um nervenzehrende und kostspielige Fehlalarme zu vermeiden, gibt es nur einen Weg: den Meeresspiegelanstieg direkt zu messen", sagt der Leiter des PACT-Projektes (Pressure based Acoustically Coupled Tsunami detector) Olaf Boebel vom Alfred-Wegener-Institut. Die Meeresspiegelmessung muss dabei vor der Küste im tiefen Ozean erfolgen. Dort, bei Wassertiefen von mehreren tausend Metern, ist eine Tsunamiwelle mehrere hundert Kilometer pro Stunde schnell, aber nur wenige bis einige zehn Zentimeter hoch und um die hundert Kilometer lang. Erst an der Küste oder im Flachwasserbereich türmt sich die Tsunamiwelle zu einer meterhohen Wasserfront auf.

PACT-Bodeneinheit

PACT-Bodeneinheit

Um den geringen Meeresspiegelanstieg des tiefen Ozeans dennoch zuverlässig und präzise feststellen zu können, werden PACT-Messsystem Bodendrucksensoren eingesetzt. Die Druckfühler sind am Meeresboden platziert und können feststellen, ob sich der Meeresspiegel oberhalb der Sensoren ändert. Durch das Gewicht des zusätzlichen Wassers erhöht sich der Druck am Meeresboden dabei geringfügig um wenige tausendstel Prozent, eine minimale Veränderung, die von den bei der Firma Optimare in Bremerhaven gebauten, hochpräzisen PACT-Bodeneinheiten zuverlässig gemessen wird. Druckschwankungen aufgrund der wesentlichen kürzeren, aber auch höheren Seegangswellen mitteln sich dabei auf Grund der Einsatztiefe der Bodendrucksensoren heraus.


Wie aber können die möglicherweise lebenswichtigen Informationen über eine solche Druckänderung vom Meeresboden an das Warnzentrum weitergereicht werden? Genau hier lag eine der großen technischen Herausforderungen des PACT-Projektes, der sich die Firma develogic aus Stuttgart unter Nutzung neuester Technologien annahm. Ähnlich wie bei einem Faxgerät werden die Informationen in einem akustischen Modem in eine Folge von Tönen - dem so genannten Telegramm - umgesetzt und an ein zweites Modem übertragen. Letzteres ist, nahe der Meeresoberfläche, mit einer Boje verbunden, von wo aus die Daten per Satellit an das Warnzentrum weitergeleitet werden.

Alle 15 Sekunden neue Daten


Aufgabe des PACT-Teilprojektes im GITEWS Gesamtprojekt ist die Neuentwicklung eines zuverlässigen, kompakten und energetisch hocheffizienten Systems, das den Druck am Meeresboden alle 15 Sekunden misst, auswertet und - im Falle eines Tsunami-Ereignisses - die Informationen an das Oberflächenmodem schickt. Ein wichtiger Meilenstein der seit etwa zwei Jahren laufenden Entwicklungsarbeiten ist der vor kurzem abgeschlossene erfolgreiche Test des PACT-Systems nördlich der Kanarischen Inseln an einer vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften MARUM bereitgestellten Testverankerung.

Dabei wurden Druckdaten über jeweils mehrere Tage hinweg mehrfach aus mehr als 3.100 Meter Tiefe an das Oberflächenmodem geschickt. Wichtigstes Ergebnis: Keines der Datentelegramme ging verloren, eine notwendige Voraussetzung für das zuverlässige Funktionieren des Warnsystems.

Weitere Tests geplant


Das somit erfolgreich getestete System wird nun in die vom GFZ entwickelte Oberflächen-Boje und das gesamte Frühwarnsystem integriert. Weitere Tests im Mittelmeer Anfang nächsten Jahres sollen den Einfluss verschiedener Wetterbedingungen auf die Zuverlässigkeit der Übertragungen untersuchen. „Die kommenden Winterstürme werden uns sicherlich Gelegenheit geben, die Grenzen des Systems kennen zu lernen", so Boebel.
(idw - Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, 19.11.2007 - DLO)
 
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