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Vortrag

Schiffe messen Meeresspiegel

Professor Dr. Jörg Reinking stellte im Geodätischen Zentrum Wettzell das Verfahren und ein Projekt mit der TU München vor.
von Martin Schönhuber

Professor Dr. Jörg Reinking (links) mit Dr. Wolfgang Schlüter im Geodätischen Informationszentrum Wettzell Foto: Martin Schönhuber
Professor Dr. Jörg Reinking (links) mit Dr. Wolfgang Schlüter im Geodätischen Informationszentrum Wettzell Foto: Martin Schönhuber

Bad Kötzting.„Schiffe als Meerespegel“ lautete der Titel des Vortrags, den Dr. Wolfgang Schlüter in Vertretung von Dr. Thomas Klügel den Zuhörern im Vortragsraum des Geodätischen Informationszentrums Wettzell ankündigte. Der Referent, Professor Dr. Jörg Reinking von der Jade Universität Wilhelmshaven, Oldenburg, Elsfleth, stellte mit seinem Untertitel „Was Geodäten an der Küste so treiben“ auch gleich den Bezug zu Wettzell her.

Eigentlich sei die Geodäsie ein „Dorf“, erzählte Dr. Schlüter, in dem man sich immer mal wieder trifft, aber Dr. Reinking und er hätten sich merkwürdigerweise bisher nur ein einziges Mal getroffen.

Ergänzung zu Satelliten

Schlüter schilderte kurz den beruflichen Werdegang Jörg Reinkings, bevor er diesem das Wort zu seinem Vortrag über eine „super Idee“, die Nutzung von Schiffen zur Meeresspiegelmessung als Ergänzung zu Satelliten, erteilte. Dass man mit Hilfe von Satelliten den Meeresspiegel messen könne, sei im Zuge der Diskussionen um den Klimawandel und den damit verbundenen Anstieg des Meeresspiegels bekannt. Weniger bekannt sei, dass es starke regionale Unterschiede gebe, sogar Gegenden mit Absenkungen, aber auch mit wesentlich stärkeren Anstiegen, wie die bekannten durchschnittlichen Anstiege um circa drei Millimeter/Jahr.

Die weltweite Meeresspiegelbeobachtung mittels Satelliten sei ein sogenanntes Fernerkundungsverfahren mit den Vorteilen einer großen räumlichen Abdeckung in kurzer Zeit. Die Nachteile seien eine geringe zeitliche Auflösung und eine größere Ungenauigkeit in Küstennähe. Zwar gebe es noch die Pegelmessungen, aber dabei handle es ich um küstennahe Bauwerke, deren Messungen, außer anderen Nachteilen, nur am Pegelort gültig seien. Aber auf allen Meeren sei permanent eine riesige Anzahl Schiffe unterwegs, zeigte Reinking mit eindrucksvollen Bildern.

Daher sei es verlockend, diese potenziellen Datenmengen zu nutzen. Ein schiffsbasiertes GNSS-Messverfahren biete sich an und scheine auch recht einfach zu sein. Man brauche nur auf einem Schiff mehrere GNSS-Antennen zu installieren und bekomme dann Messungen mit einer hohen räumlichen Auflösung entlang der Schiffsspur, direkt auf der Meeresoberfläche und mit einheitlichem Höhenbezug. Aber: Der Abstand Antenne- Wasseroberfläche müsse gemessen werden, und dieser ändere sich statisch, kinematisch und dynamisch. Rollen und Stampfen, verursacht durch Wellen, würden die Antennenhöhe über dem Wasser ständig verändern, ebenso wie der Ladezustand des Schiffes und die Dichte des Wassers. Erschwerend komme hinzu, dass das Schiff bei der Fahrt Strömungen rundherum erzeuge, was zur Folge habe, dass keine direkten Messungen in der Schiffsumgebung möglich seien.

Es sei also eine ganze Reihe von Messungen, Versuchen und Berechnungen nötig, um die Auswirkungen dieser verschiedensten Einflüsse zu eliminieren. Dabei könne man auf Informationen von Satelliten, Bojen, aber auch den Schiffsplänen zugreifen.

Besonders zu beachten sei der Squat, eine hydrodynamisch bedingte Absenkung und Vertrimmung eines Schiffes bei der Fahrt, quadratisch abhängig von seiner Geschwindigkeit. Dieser könne bei großen Schiffen auf der Elbe bis zu 1,5 Meter betragen. Dessen funktionaler Verlauf müsse durch Kalibration bestimmt werden, was bei kleineren Fahrzeugen durch Fahren in verschieden Geschwindigkeiten, bei großen Schiffen bei Stopp- Manövern auf dem offenen Ozean erfolge. Ausführlich schilderte Reinking diese Prozedur, auch auf Fahrten zum Beispiel eines Kreuzfahrtschiffes zwischen Teneriffa und Madeira oder eines Containerschiffes auf der Fahrt von Korea nach Mexiko.

Messungen auf Helgolandfähren

Anschließend stellte er ein Projekt seiner Universität in Zusammenarbeit mit der TU München vor, bei dem es darum geht, die terrestrischen Messmethoden mit den satellitengestützten Methoden zu kombinieren. Die dazu erforderlichen Schiffsmessungen im Routinebetrieb wurden auf Helgolandfähren durchgeführt.

Die Idee war, den Abstand der Antenne zur Wasseroberfläche zusätzlich zur sogenannten Squat-Methode auch über die Tatsache zu messen, dass die Wasseroberfläche das GNSS-Signal reflektiert. Beim Vergleich beider Messmethoden zeigte sich, dass sich die Standardabweichungen nur um 0,5 Zentimeter voneinander unterschieden, „ein durchaus zufriedenstellendes Ergebnis“, wie Dr. Reinking am Ende feststellte.

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