WeraWarn: Echtzeit Erkennung von tsunami-erzeugten Signaturen in Strömungskarten des HF-Radars WERA zur Überwachung gefährdeter Küstenregionen
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WeraWarn: Echtzeit Erkennung von tsunami-erzeugten Signaturen in Strömungskarten des HF-Radars WERA zur Überwachung gefährdeter Küstenregionen
01.04.2007 bis 31.03.2010
Prof. Dr. Detlef Stammer
Universität Hamburg, Institut für Meereskunde (IfM)
Bundesstraße 53
20146 Hamburg
Helzel Messtechnik GmbH Kaltenkirchen
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN
Frühwarnsysteme im Erdmanagement
Das Verbundvorhaben soll dazu dienen, das bereits vielerorts erprobte Strömungs- und Wellen-Radar WERA zu optimieren sowie die Grenzen und Möglichkeiten des Systems zu erproben, um es für die Tsunami-Frühwarnung zu qualifizieren. Das Echtzeitmesssystem WERA ist in der Lage, innerhalb von Minuten Oberflächenströmungen und Wellenhöhen flächendeckend in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in Seegebieten von einigen tausend Quadratkilometern zu messen. Ziel ist es, die mit Tsunamiwellen einhergehenden Strömungssignaturen im Bereich von Schelfkanten zu erfassen, um daraus Warnungen für die betroffenen Küstenregionen abzuleiten.
Anhand numerischer Simulationen sollen die typischen hydrodynamischen Merkmale einer sich nähernden Tsunamiwelle räumlich und zeitlich hoch aufgelöst für verschiedene Seegebiete untersucht werden. Dies soll insbesondere unter Berücksichtigung des Einflusses unterschiedlicher Geometrien der Schelfkante auf die Signaturen in der Oberflächenströmung geschehen. Der mit einem Radar-Rückstreumodell berechnete Zusammenhang zwischen den mit der Modellstudie herausgearbeiteten typischen Tsunami-Strömungssignaturen und den tatsächlich gemessenen Radarrückstreuspektren dient als Basis für die Entwicklung von speziell auf die Tsunami-Früherkennung zugeschnittenen Algorithmen.
Ausgehend von den theoretischen Betrachtungen und numerischen Simulationen ist ein Feldexperiment geplant, bei dem mittels einer hohen Bore, wie sie z. B. im Hangzhou Delta in China auftritt, praxisnah die Detektionsfähigkeit des Systems ermittelt werden soll. (Eine Bore ist eine spezielle Form der Gezeitenwelle, die auftritt, wenn bei auflaufender Tide Wasser in einen Flusslauf hineingedrückt wird. Die Bore läuft entgegen der Strömungsrichtung des Flusses.)
Der Beitrag der Universität Hamburg sieht insbesondere die Modellierungsarbeiten vor. Nach Anpassung eines zweidimensionalen barotropen Wasserstands-Strömungsmodells werden verschiedenen Szenarien (Neigung des Schelfhanges, Wellenlänge und Eintrittswinkel des Tsunami usw.) berechnet. Die Strömungsdaten werden in ein Radar-Rückstreumodell eingespeist, um die Tsunami-Signatur zu detektieren.
Der Beitrag der Helzel Messtechnik GmbH sieht die technische Optimierung des bestehenden Überhorizont-Radarsystems vor, um auch die von einem Tsunami erzeugten Strömungssignaturen an einer Schelfkante zu detektieren. Die feinere zeitliche Auflösung soll durch Optimierung der Algorithmen zur Signalverarbeitung auf leistungsfähigen Computern erreicht werden. Um die ebenfalls erforderliche hohe räumliche Auflösung zu erreichen, soll eine größere Nutzbandbreite des Radars realisiert werden. Zur Beherrschung der damit verbundenen Informationsflut sind Probleme der Signalverarbeitung zu lösen. Weitere Arbeiten dienen der Verbesserung der Zuverlässigkeit, die für ein Tsunami-Frühwarnsystem gefordert ist.