Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Berge und Täler“ der Ostsee

20.05.2016

Das Forschungsschiff DENEB vermisst den Meeresspiegel der Ostsee in einer neuen Messkampagne zentimetergenau. Die Fahrt ist Teil des EU-Projekts FAMOS ((Finalising Surveys for the Baltic Motorways of the Sea). An der Messkampagne sind Fachleute des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) und des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG) beteiligt. Sie führen hochpräzise Messungen der Erdanziehungskraft durch, aus denen die „Berge und Täler“ in der Meeresoberfläche abgeleitet werden können.

Sie sind für das bloße Auge nicht sichtbar, aber für die Schifffahrt gerade in relativ flachen Gewässern von großer Bedeutung: „Berge“ und „Täler“ auf dem Meer. Verursacht werden die Höhenunterschiede des Meeresspiegels durch das Schwerefeld der Erde. Vermessungsingenieure und Geowissenschaftler aus mehreren Institutionen in Deutschland nehmen jetzt die Ostsee ins Visier. Dort gibt es eine „Datenlücke“ und immerhin betragen die bisher bekannten Meeresspiegelunterschiede in der Ostsee bis zu 20 Meter.


Auf der Fahrt der DENEB werden in der Ostsee die Gravimeterdaten zur Erdanziehungskraft gewonnen, mit denen ein Modell für Höhenunterschiede mit Zentimetergenauigkeit berechnet werden kann.

Copyright: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie


Im Rahmen der gravimetrischen Messkampagne in der Ostsee kommt die hochwertige Vermessungstechnik der DENEB zum Einsatz.

Copyright: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

An der Messkampagne mit dem Forschungsschiff DENEB sind Fachleute des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) und des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG) beteiligt. Sie führen im Rahmen des EU-Projektes FAMOS (Finalising Surveys for the Baltic Motorways of the Sea) in der Zeit vom 24. Mai bis 2. Juli 2016 an Bord des BSH-Schiffes hochpräzise Messungen der Erdanziehungskraft durch, aus denen die „Berge und Täler“ in der Meeresoberfläche mit einer Auflösung von Zentimetern abgeleitet werden können.

Nicht nur Vermessern ist bekannt, dass die Erde kein einfach geformter geometrischer Körper wie beispielsweise eine Kugel oder ein Rotationsellipsoid ist, sondern eine Topographie mit Bergen und Tälern aufweist. Was viele nicht wissen: Das trifft auch für die Meeresoberfläche zu, die über Aufwölbungen und Dellen von bis zu 100 Metern im globalen Vergleich verfügt.

Exakte und verlässliche Modelle dieser Unregelmäßigkeiten sind aber für die heutige satellitengestützte Navigation unerlässlich, vor allem bei Höhen- und Tiefenbestimmungen. Schließlich sollen die Routen über die Untiefen der Ostsee zu sicheren „Meeresautobahnen“ für den Schiffsverkehr der Zukunft entwickelt werden. Doch diese Daten fehlen bislang an vielen Stellen der Meere – so auch in der Ostsee.

Durch die Ausfahrt des Forschungsschiffes DENEB, benannt nach dem hellsten Stern im Sternbild Schwan, werden die zum Teil mehr als 40 Jahre alten, lückenhaft vorliegenden Schweredaten nun überprüft und ersetzt. Die Messungen finden im deutschen, dänischen und schwedischen Gewässer zwischen Rostock, Gedser, Møn, Bornholm und Trelleborg statt. Sie tragen dazu bei, einen einheitlichen Höhenbezug der Seekarten zu bestimmen und die geodätische Infrastruktur zur Positionsbestimmung mit Hilfe von Satellitennavigationssystemen (GPS, GLONASS, GALILEO) im maritimen Bereich zu verbessern.

Das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) koordiniert die Arbeiten. Die Experten des Helmholtz-Zentrums Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) installieren und betreuen die hochpräzise Messtechnik an Bord der DENEB.

Kontakt

Dr. Gunter Liebsch
Referat G3 (Integrierter Raumbezug)
Bundesamt für Kartographie und Geodäsie – Außenstelle Leipzig
Karl-Rothe-Straße 10-14
04105 Leipzig
gunter.liebsch@bkg.bund.de
Tel.: 0172/6908871
Josef Zens
Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)
Telegrafenberg
14473 Potsdam
josef.zens@gfz-potsdam.de

Tel.: 0331/288-1049

Dr. Wilfried Ellmer
Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie
Neptunallee 5
18057 Rostock
wilfried.ellmer@bsh.de
Tel.: 0381/4563-602

Hintergrund

Initiative der nationalen Institutionen für einheitliche europäische Seekarten

Die Ostsee ist eines der am stärksten befahrenen Randmeere der Welt. In Zukunft wird ihre Bedeutung als Transportweg weiter zunehmen. Selbst intensiv befahrene Gebiete der Ostsee sind zum Teil nur wenige Meter tief. Die ausreichende Kielfreiheit von Schiffen ist nicht nur eine Frage der Sicherheit und des Umweltschutzes. Auch der Treibstoffverbrauch eines Schiffes ist bei einer größeren Kielfreiheit geringer. Die für ein Schiff optimale Route mit minimalem Treibstoffverbrauch muss nicht unbedingt die nautisch kürzeste sein. Die Europäische Kommission fördert aus diesen Gründen den Ausbau der Ostsee zu einer virtuellen „Meeresautobahn“, um den Schiffsverkehr wirtschaftlicher, umweltfreundlicher und sicherer zu machen. Die Voraussetzung dafür, dass Reedereien den Tiefgang ihrer Schiffe maximal ausschöpfen und Kapitäne dabei noch sicher navigieren können, sind exakte und einheitliche Seekarten.

Präzise Seekarten brauchen einen präzisen Höhenbezug Die Tiefenangaben in den bisherigen Seekarten der Ostseeanrainerstaaten sind zum Teil veraltet und schließen an unterschiedliche Meerespegel an. Durch den Bezug der Angaben auf das an den Pegeln ausgerichtete mittlere Meeresniveau bestehen insbesondere in den skandinavischen Ländern Probleme, einen einheitlichen Höhenbezug für alle Seekarten zu gewährleisten. Grund hierfür sind nacheiszeitliche Landhebungen, die in den nördlichen Teilen der Ostsee bis zu einem Zentimeter pro Jahr betragen, und die inhomogene Dichte des Meerwassers, die zu unterschiedlichen Höhen des mittleren Meeresspiegels führen. Den Seekarten der neuen Generation soll deshalb ein einheitlicher Standard zugrunde gelegt werden, der sich an dem für die Landbereiche verwendeten Höhensystem „European Vertical Reference System“ orientiert. Die Tiefeninformation liefern die hydrographischen Dienste durch großflächige Neuvermessung mit modernen Echoloten. In deutschen Hoheitsgewässern werden diese Arbeiten vom zuständigen Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) durchgeführt.

Das alles geschieht vor dem Hintergrund moderner satellitengestützter Navigationsverfahren. Dank GNSS (GPS, GLONASS und – zukünftig – Galileo) können Kapitäne die geometrische Position und Höhe ihres Schiffes auch bei schlechter Sicht jederzeit exakt, d. h. auf wenige Zentimeter genau, bestimmen. Damit moderne elektronische Seekarten und GNSS-Navigation (Global Navigation Satellite System) kompatibel sind, müssen beide einen einheitlichen und langzeitstabilen Höhenbezug aufweisen. Die mit GNSS-Empfängern bestimmten Höhen unterscheiden sich grundsätzlich von den üblichen meeresspiegelbezogenen Höhen- bzw. Tiefenangaben. GNSS-Höhenangaben beziehen sich auf eine idealisierte geometrische Form der Erde – das Erdellipsoid. Der Meeresspiegel unterliegt dagegen dem Schwerefeld der Erde und weist aufgrund der unregelmäßigen Massenverteilung kleinere „Berge und Täler“ im Vergleich zum Erdellipsoid auf. Höhenangaben über dem Erdellipsoid und dem Meeresspiegel unterscheiden sich im Untersuchungsgebiet um 34 bis 39 Meter.

Auf der Fahrt der DENEB vom 24. Mai bis 2. Juni 2016 werden in deutschen, dänischen und schwedischen Gewässern die notwendigen Daten gewonnen, mit denen ein Modell dieser Höhenunterschiede mit Zentimetergenauigkeit berechnet werden kann. Vergleichbare Arbeiten finden in diesem sowie in den folgenden Jahren in verschiedenen Teilen der Ostsee statt. Zukünftig können mithilfe dieses Modells alle bathymetrischen Tiefenangaben in der Ostsee auf eine einheitliche Höhenbezugsfläche bezogen werden, die üblicherweise als Seekartennull bezeichnet wird.

Das FAMOS-Projekt: Beitrag zur einheitlichen geodätischen Infrastruktur in Europa und Grundlage für präzise und sichere Schiffsnavigation

Eine zentimetergenaue Kartierung dieser Höhenbezugsfläche – des Seekartennulls – ist daher neben den bathymetrischen Vermessungsarbeiten ein Kernbestandteil des von der Europäischen Kommission im Rahmen des „Connecting Europe Facility“ Programms geförderten Projektes FAMOS (Finalising Surveys for the Baltic Motorways of the Sea). Für die Durchführung der notwendigen grenzüberschreitenden Vermessungsarbeiten bieten international angelegte Projekte wie FAMOS eine ideale Voraussetzung für die Zusammenarbeit der nationalen Institutionen und Behörden, die für die Realisierung eines einheitlichen geodätischen Raumbezuges in Europa verantwortlich sind. In Deutschland wird diese Aufgabe vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) wahrgenommen. Neben Mitarbeitern des BKG werden auf den entsprechenden Fahrtabschnitten auch Geodäten aus Dänemark und Schweden an Bord der DENEB die Messungen begleiten. Der Verlauf des Seekartennulls lässt sich nicht direkt messen. Er kann aber aus hochpräzisen Messungen der Erdanziehungskraft (Schwerebeschleunigung) abgeleitet werden. Dazu müssen die Messungen allerdings mit höchstmöglicher Genauigkeit durchgeführt werden. Die in unserer Breite mittlere Schwerbeschleunigung von 9.81 m/s2 wird mit Hilfe eines Messgerätes – dem Gravimeter – bis auf die sechste Nachkommastelle genau vermessen. Das Präzisionsmessgerät wird von Experten des Helmholtz-Zentrums Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) für diese Fahrt an Bord der DENEB installiert und betrieben. Mit Hilfe der Messungen des Gravimeters können die bisher verfügbaren z. T. mehr als 40 Jahre alten, lückenhaft vorliegenden Schweredaten überprüft bzw. ersetzt werden. Die in Zusammenarbeit von BKG, BSH und GFZ gewonnenen Daten stehen den europäischen Partnern innerhalb des FAMOS-Projekts zur Verfügung und leisten damit einen Beitrag zur Schaffung einer einheitlichen geodätischen Infrastruktur in Europa, die dem Nutzer eine präzise Positionierung mit GNSS-Verfahren auch in der Höhenkomponente ermöglicht.

Josef Zens | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Weitere Informationen:
http://www.gfz-potsdam.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Von der Bottnischen See bis ins Kattegat – Der Klimageschichte der Ostsee auf der Spur
28.03.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Einfluss der Sonne auf den Klimawandel erstmals beziffert
27.03.2017 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten