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 Nährstoffhaushalt einer neuentdeckten “Todeszone” im Indischen Ozean auf der Kippe
06.12.2016 | Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

nachricht Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt
05.12.2016 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie