gfz-geolab_sumatra-tohoku-mittelmeer

Co-funded by the European Commission under FP7 (Seventh Framework Programme) ICT-2009.4.3 Intelligent Information Management - Project Reference: 258723

Collaborative, Complex and Critical

Decision-Support in Evolving Crisis

Sumatra – Tohoku – Mittelmeer: Tsunami in 3D

Dr. Peter Löwe

Lange Nacht der Wissenschaften 2012

Was ist ein Tsunami?

• Das Wort „Tsunami“ stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“.

“The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830

Was ist ein Tsunami?

• Das Wort „Tsunami“ stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“.

• Riesenflutwellen verursacht durch – Erdbeben auf dem Meeresboden

– Erdrutsche / Unterwasserlawinen

– Druckwelle eines Vulkan-ausbruches

– Einschlag eines Meteroiten o.ä.


Wie sieht ein Tsunami aus?

• Das Wasser an den Küsten steigt wieder-holt flutartig um ein bis zwei Meter.




• Kurz bevor der Tsunami eintrifft, zieht sich das Meer - wie bei Ebbe - weit zurück.





• Die Hauptwelle bzw. der Tsunami baut sich als riesige, fast senkrechte Wand direkt vor der Küste auf. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830




• Die Hauptwelle bzw. der Tsunami baut sich als riesige, fast senkrechte Wand direkt vor der Küste auf.

• Wellen dringen kilometerweit ins Landesinnere vor, um kurz darauf im rücklaufenden Sog wieder ins Meer zurückzuspülen.





• Die Hauptwelle bzw. der Tsunami baut sich als riesige, fast senkrechte Wand direkt vor der Küste auf.

• Wellen dringen kilometerweit ins Landesinnere vor, um kurz darauf im rücklaufenden Sog wieder ins Meer zurückzuspülen.


Kein Tsunami

Erdbeben als Tsunami-Auslöser

9

Tsunami Wellenentwicklung

• Erst wenn ein Tsunami die flachen Küstengewässer erreicht, türmt er sich zu einer Riesenwelle auf (30-40m Höhe)

• Auf hoher See sind die Wellen

kaum auszumachen: – 1-3m Wellenhöhe im offenen Ozean

– 150-300km zwischen den Wellenkämmen

Geschwindigkeit der Tsunamiwelle

• Im offenen Meer erreicht ein Tsunami Geschwindigkeiten bis zu 1000 km/h vergleichbar mit einem Düsen-flugzeug.

• Im Flachwasser liegt die Geschwindkeit dagegen bei 30 – 50 km/h. Karte der

Ausbreitungsgeschwindigkeit (in

Stunden) für den 2004 Sumatra-

Tsunami („Isochronen-Karte“)

Wie gefährlich ist ein Tsunami?

Großflächige Geländeveränderungen durch den Sumatra-Tsunami im Dezember 2004 im Satellitenbild

Flutwelle bis zu

30 Metern Höhe

Banda Aceh, Sumatra

Tsunami-Kompetenz am GeoForschungsZentrum

Tsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion von Erdbeben.

• Telegraphenberg:

– Ab 1832: Optische Telegraphenstation

13





– Ab 1870 „Wissenschaftliche Observatorien“ • 1889: Erste „Teleseismik“-Messung: Erdbeben in Japan

14

Erdbeben 1889





– Ab 1870 „Wissenschaftliche Observatorien“ • 1889: Erste „Teleseismik“-Messung: Erdbeben in Japan

– Ab 1992: GFZ im Wissenschaftspark „Albert Einstein“ • GFZ Department 2: SeisComP Software zur Erdbebendetektion

15

Erdbeben 1889

Erdbeben 2012

Dezember 2004: Sumatra Tsunami

„Informationskatastrophe“

– Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt

16




– keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar

17





– keine Möglichkeit der Frühwarnung

18






– Auswirkungen:

• 230 000 Tote in mehreren Staaten

• 1,5 Millionen Obdachlose

• 40,000 km2 Überschwemmungszone

19






– Auswirkungen:

• 230 000 Tote in mehreren Staaten

• 1,5 Millionen Obdachlose

• 40,000 km2 Überschwemmungszone

– Konsequenz: Folge von Tsunami-Projekten am GFZ

20

GFZ-Projekte zur Tsunamifrühwarnung

• German Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS),

– 2006 – 2011, Träger: BMBF

– Fokus: Integration von Tsunami-Sensoren

21



– 2006 – 2011, Träger: BMBF


• Distant Early Warning System (DEWS),

– 2007 – 2010, Träger: Europäische Union

– Fokus: Aufbereitung und Verteilung von Warn-Information

22



– 2006 – 2011, Träger: BMBF


• Distant Early Warning System (DEWS),


– Fokus: Aufbereitung und Verteilung von Warn-Information

• Collaborative, Complex, and Critical Decision Processes in Evolving Crises (TRIDEC)


– Fokus: Intelligentes Informationsmanagement in Echtzeit

– Demonstrator für ein Tsunami-Warnsystem im Mittelmeer

23

Das GFZ und die EXPO 2012

• EXPO 2012 in Yeosu, Südkorea: „Lebendiger Ozean, lebendige Küste“

• Deutscher EXPO-Pavillion: Der Ausstellungsbereich „Küsten“ zeigt eine Strandlandschaft mit deutschen Strandkörben.

• Ein Strandkorb widmet sich mit interaktiven Animationen dem Thema Tsunami-Frühwarnsysteme und zeigt Simulationen von Tsunamiwellen.

• Die Tsunami-Simulationen wurden am GFZ erzeugt.

24

Tsunami-Simulation ?

Wellen-Simulation ist ein wichtiger Teil der

Tsunami-Frühwarnung:

– Vorbereitung

• Große Anzahl von Tsunami-Simulationsrechnungen

• Aufbau von computergestützten Simulations-Bibliotheken

– Ernstfall

• Erdbeben wird detektiert (Wo, Wie stark ?)

• Bei Tsunamigefahr: Auswahl der am besten passenden Simulation(en).

• Information der Bevölkerung über den zu erwartenden Tsunami-Verlauf gemäß der Simulation.

25

Drei Simulationen im Mittelmeer

Tsunamisimulation: Gestern – heute -morgen

• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Kreta 356n.Chr.)

26


• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Creta 356n.Chr.)

• Verfeinerung der Simulationsmodelle durch Abgleich mit „gut dokumentierten“ Tsunami-Ereignissen

27

Nachträgliche Simulation des Tohoku 2011

Tsunami


• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Creta 356n.Chr.)

• Verfeinerung der Simulationsmodelle durch Abgleich mit „gut dokumentierten“ Tsunami-Ereignissen

• „Was wäre wenn“-Simulation möglicher künftiger Tsunami

28

Nachträgliche Simulation des 2011er

Tsunami Möglicher künftiger Tsunami

Thematische Tsunami-Karten

• Karten der Ausbreitungszeiten und Wellenhöhen

• Animationsfilme und „Raumzeitwürfel“ zur Betrachtung der zeitlichen Ausbreitung

29

Raumzeitwürfel: Simulations-„Daumenkino“

30 Positive Wellen: [3-21m] Positive Wellen: [0.25m – 3m] [3-21m]

Negative und positive Wellen

Negative Wellen Positive Wellen

Räumliche Ausdehnung

Zeit

Beginn

Ende

Alle Wellen (positiv +

negativ)

Offenes Meer

Küste

Ende

Beginn






Zeit

Beginn

Ende


negativ)

Offenes Meer

Küste

Ende

Beginn

„Tsunami-Ebbe“ -Effekt: Das Wasser entfernt sich

zuerst von der Küste






Zeit

Beginn

Ende


negativ)

Offenes Meer

Küste

Ende

Beginn

Mehrere Wellen breiten sich

nacheinander aus

Sumatra 2004

33

Tohoku 2011

34

Tohoku 2011 – Vier Perspektiven

35

Nordwest-Pazifik

Südwest-Pazifik

Nordost-Pazifik

Südost-Pazifik

Aktueller Tsunami im Mittelmeer: Algerien 2003

• 21. Mai 2003: Erdbeben mit Magnitude Mw 6,8 im Meer vor der algerischen Küste um 19:44 Uhr MEZ

• Ein Tsunami wurde ausgelöst und breitete sich mit 300 km/h im Mittelmeer aus.

• Balearen (270 km vom Epizentrum), 54 Minuten später: – Das Wasser zieht sich bis zu 150m von den Küsten zurück – Zwei ca. 2m hohe Tsunami-Wellen überschwemmen in

kurzer Folge Strände und Küstenstraßen. – 200 Boote, Hütten und mehrere PKW werden zerstört

• Der Tsunami erreicht später die spanischen Festlandküste

bei Alicante, verursacht aber keine weiteren Schäden.

Im Mittelmeer bleibt nur sehr wenig Zeit für eine Warnung und anschließende Evakuierung. Tsunami können im Mittelmeer schon innerhalb von 30 Minuten die gegenüberliegende Küste treffen.

Algerien 2003

37

Historische Tsunamikatastrophe im Mittelmeer: Kreta 356 A.D.

• Am Morgen des 21. Juli 356 ereignete sich ein unterseeisches Erdbeben mit einer Magnitude über Mw 8.0 im östlichen Mittelmeer.

• Das Epizentrum wird heute bei Kreta verortet.

• Der ausgelöste Tsunami erzeugte Zerstörungen an den Küsten Siziliens und des östlichen Mittelmeeres: – Im Nildelta wurden Schiffe weit ins Landesinnere getragen.

– In Alexandria wurde der Jahrestag des Tsunami bis in das 6. Jahrhundert als „Tag des Schreckens“ begangen.

38

Tsunamikatastrophe Kreta 356 A.D.: Bericht des Ammianus Marcellinus • ….das Meer wurde weggetrieben, seine Wellen rollten zurück und

verschwanden, sodass der Abgrund der Tiefen aufgedeckt wurde…

• Viele Schiffe strandeten wie auf trockenem Land und Menschen wanderten über die erbärmlichen Überbleibsel des Wassers um Fisch und dergleichen mit ihren bloßen Händen zu sammeln.

• Dann kehrte die tosende See wie beleidigt um und strich […] gewaltsam auf Inseln und Ausläufer des Festlandes und zerquetschte zahllose Gebäude in Städten oder wo auch immer sie anzutreffen waren.

• Als die Wassermassen zurückkehrten, dann als man sie am wenigsten erwartete, starben viele Tausende durch Ertrinken...

[A. Marcellinus Res Gestae, 26.10 15-19]

39

Kreta 356 A.D.

40

Fazit

• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die aber häufig auftreten.

41

Fazit


• Medien berichten meist nur über große Tsunami-Ereignisse.

42

Fazit



• Tsunami-Frühwarnsysteme schützen Menschen an Tsunami-gefährdeten Küsten.

43

Fazit




• Die Simulation von Tsunami-Wellen ist wichtig zum Aufbau der Frühwarnsysteme.

44

Fazit




• Die Simulation von Tsunami-Wellen ist wichtig zum Aufbau der Frühwarnsysteme.

• Tsunami-Frühwarnsysteme für das Mittelmeer befinden sich in der Entwicklung.

45

Danke für die Aufmerksamkeit !

46

Viel Spaß bei der Langen Nacht 2012 !

gfz-geolab_sumatra-tohoku-mittelmeer

Documents

tsunami bautsich

tsunami wellenentwicklung

tsunami isochronen

wort tsunami stammtaus

holt flutartig

offenen meer

fast senkrechte wanddirekt

wellen dringen