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Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage. Vorlesung Ingenieurgeophysik. Lehrender Professor: Dr. rer . nat. Manfred Koch. Referent: B.Eng. Tobias Bornemann. Gliederung. Entstehung eines Tsunamis Entstehende Wellenformen Berechnungsmethoden von Tsunamis Beispielberechnung

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Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

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Presentation Transcript

  1. Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Vorlesung Ingenieurgeophysik Lehrender Professor: Dr. rer. nat. Manfred Koch Referent: B.Eng. Tobias Bornemann

  2. Gliederung • Entstehung eines Tsunamis • Entstehende Wellenformen • Berechnungsmethoden von Tsunamis • Beispielberechnung • Tsunamifrühwarnsysteme • Vorstellung verschiedener Systeme • Komponenten und deren Funktionsweise zur Vorhersage • Fazit Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  3. Entstehung eines Tsunamis • Tsunami ist japanisch „tsu“ = Hafen „nami“ = Welle • Ursachen für einen Tsunami • Verformung des Meeresbodens durch Erdbeben (90%) • Hangrutsche • Vulkanausbrüche • Meteoriteneinschläge Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  4. Entstehung eines Tsunamis • Quelle: http://www.cronenberger-steinindustrie.de Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  5. Entstehung eines Tsunamis Quelle: http://www.usgs.gov/ Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  6. Entstehung eines Tsunamis • Absenken oder Anheben der Wassermassen bewirkt Wellenfront • Ausbreitung in alle Richtungen möglich • Zumeist in zwei Richtungen, da Bruchkante vermehrt linienförmig • Erdbeben kann Tsunami verursachen: • Mindestens Magnitude von 7 • Hypozentrum nahe Meeresboden • Vertikale Verschiebung des Meeresbodens Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  7. Entstehende Wellenformen • Quelle: http://www.gfz-potsdam.de Anstieg oder Abfall des Wasserspiegels hat durch Schwerkraft Rückstellkraft zur Folge (Schwerewelle) Flachwasserwelle – in tiefer offener See Tiefwasserwelle – in flachem Gewässer beim auftreffen auf Küste Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  8. Auflaufende Tsunamiwelle • Quelle: http://geol43.uni-graz.at/05S/650135/Tsunamis.html Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  9. Berechnungsmethoden • Algorithmen von Frühwarnsystemen entsprechen Flachwassergleichungen • Bedingungen: • Wellenlänge >> Wassertiefe • Relativ ebener Meeresgrund • Wichtig: wann und wo trifft Welle auf und welches Zerstörungspotential hat sie? • Eges=Ekin,mittel + Epot,mittel • Ekin,mittel Epot,mittel  Rückschluss auf c Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  10. Kinetische Energie des Wassers • Berechnung der kinetischen Energie einer Tsunamiwelle • Mittlere kinetische Energie = Hälfte des Maximalwertes an höchster Stelle des Wellenberges Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  11. Potentielle Energie des Wassers • Änderung der pot. Energie - Wellengang • Betrachtung sinusförmiger Wellenstruktur • Mittlere potentielle Energie Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  12. Beispielrechnung • Sumatra-Andamanen Beben im Indischen Ozean 2004 • Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle  • Wassertiefe von 3 km • Wassertiefe von 10 m Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  13. Gesamtenergie Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  14. Sumatra-Andamanen Beben 2004 • Quelle: http://geol43.uni-graz.at/05S/650135/Tsunamis.html Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  15. Tsunami Frühwarnsysteme Koordinationszentrum im Pazifischen Ozean: Pacific Tsunami Warning Center in Honolulu auf Hawai Malaysian National Tsunami Early Warning System (MNTEWS) German Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS) Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  16. GITEWS • Quelle: http://www.gitews.org/ Indischer Ozean vor Indonesien Subduktionszone des Sundagrabens Am 29.03.2011 an Indonesien übergeben Warnung innerhalb 5 Minuten Seismologisches Auswertungssystem (SeisComP3) Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  17. Seismologische Messstationen Breitbandseismometer im Erdreich Ausgangssignal aus Kraft abgeleitet, die gebraucht wird, um bewegliche Seismogrphenmasse mit Gehäuse mitzuführen Daraus Rückschlüsse auf Lage und Stärke Auswertsoftware = SeisComP3 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  18. GPS-Boje • Quelle: http://www.gitews.org/ Misst Meersspiegelhöhe und Anomalien der Meeresoberfläche Wettersensor, Bojenbewegungssensor, Bojenrechner, Energieversorgung Kommunikation mit Unterwassereinheit mittels Schall durch Hydrophone Datenübertragung via Sattelit Sehr kostenintensive Wartung Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  19. Ozean-Bodeneinheit • Quelle: http://www.gitews.org/ Wasserhöhenänderung  Druckänderung in der Wassersäule Differenzdrucksensor Installation entlang des Kontinentalhanges Breitband-Seismometer Schwierige Wartung durch Meeresbewuchs Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  20. Wasserpegel-Sensoren • Quelle: http://www.gitews.org/ Sehr exakte Messungen beim Auflaufen der Welle ans Land Benachbarte evtl. auch betroffene Länder präziser warnen Längerfristige Rückschlüsse über die Ausmaße des Tsunamis möglich Exaktere Evakuierung bei weiteren Tsunamis möglich Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  21. Bathymetrie Vermessung der topographischen Gestalt des Meeresbodens Wichtig für Ausbreitung und Umlenkung der Tsunamiwellen Im Flachwasserbereich Berechnung der Wellenhöhen möglich Berücksichtigung von Abschwächungseffekten durch Reibung Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  22. Bathymetrie Quelle: http://www.planeterde.de Zwei Transducer (Abstrahlung/Aufnahme) Multibeam Echolotsystem Frequenz von 12kHz Max. Öffnungswinkel von 150° 191 Strahlen per Ping Optimale Schiffsgeschwindigkeit von 10 Knoten Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  23. Warnzentrum Zentrale Koordeinationseinheit Messdatensammlung und Auswertung Ergebnisse mit bestehenden Gefährdungs- und Risikokarten der Küsten abgeglichen Operator kann daraus gezielte Tsunamiwarnungen aussprechen Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  24. Fazit Geologische Situation und Plattentektonik macht System unverzichtbar um Menschenleben zu retten GPS-Technologie lässt präzise und schnelle Warnung zu Dichtes Sensornetz notwendig Erhöhter Lebensstandard steht hohen Kosten gegenüber Schulung der Bevölkerung und Notfallpläne Einrichtung von Schutzbauten Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  25. Quellenangaben http://geol43.uni-graz.at/05S/650135/Tsunamis.html http://de.wikipedia.org/wiki/Tsunami http://www.gitews.org/ http://www.gfz-potsdam.de/portal/gfz/home http://ptwc.weather.gov/ Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

  26. Vielen Dank für Ihre Aufmersamkeit! Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

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