Wohin treiben Algen und Öl in der deutschen Nordsee?

Dieses Analysesystem des Küstenbeobachtungssystems COSYNA wurde als Prototyp am Helmholtz-Zentrum Geesthacht entwickelt. Die Strömungskarten und –vorhersagen können im COSYNA Internetportal heruntergeladen werden.

Für viele ökologische Fragestellungen und menschliche Nutzungen in der Deutschen Bucht sind die Meeresströmungen ein bestimmender Faktor. Beispielsweise im Schiffsverkehr, für die Driftvorhersagen von Ölverschmutzungen oder Rettungsmaßnahmen nach Schiffsunfällen: In diesen Bereichen sind aktuelle und realitätsnahe Strömungskarten unerlässlich.

Im Rahmen des Küstenbeobachtungssystems COSYNA (Coastal Observation System for Northern and Arctic Seas) werden solche Strömungskarten jetzt am Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht erzeugt. Das für diese Zwecke entwickelte Analysesystem ist ein Prototyp und kann von Wissenschaftlern, Behörden und anderen Interessengruppen genutzt werden. Zum Beispiel kann es in behördliche Überwachungssysteme zum Zustand der deutschen Nordsee integriert werden.

Mit Radar Strömungen statt Schiffe erkennen

Die Grundlage für dieses COSYNA-Produkt sind Radardaten von drei Hochfrequenz-Radarstationen auf Sylt, in Büsum und auf Wangerooge.

Hochfrequenz-Radargeräte können bis zu 200 km Entfernung messen, sind 24 Stunden am Tag und bei jedem Wetter im Einsatz. Die Radardaten werden über das Mobilfunknetz in „Echtzeit“ an das Helmholtz-Zentrum Geesthacht übermittelt.

„Wir setzen dieses von der Universität Hamburg entwickelte Radarverfahren nicht dazu ein, um die Bewegungen von Schiffen zu bestimmen, sondern berechnen daraus mit einem besonderen Verfahren die Meeresströmungen“, sagt Dr. Friedwart Ziemer, Hydrologe am Helmholtz-Zentrum Geesthacht. „Die so gewonnenen Informationen über die Meeresströmungen speisen wir als Strömungsdaten stündlich in die Computermodelle ein.“

Zur Qualitätsüberprüfung der Radarmessungen werden weitere Strömungsmessungen per Schiff durchgeführt.

Modell- und Messdaten werden kombiniert

Der Vorteil bei der Kombination von Modell- und Messdaten: Unsicherheiten aus den Computermodellen werden durch die zusätzliche Einspeisung von Radarmessungen ins Modell verringert.

„Die von unserem Computermodell erzeugten Strömungskarten werden durch die Messdaten immer wieder „näher an die Realität“ gebracht“, sagt Prof. Dr. Emil Stanev, Ozeanograph am Helmholtz-Zentrum Geesthacht. „Wir sind mit diesem Verfahren in der Lage, praktisch lückenlos sehr realitätsnahe Strömungsvorhersagen über die nächsten sechs bis zwölf Stunden zu machen.“

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens: Durch die Kombination von Modell- und Messdaten kann die Strömungskarte über das Radarmessfeld hinaus in die Deutsche Bucht erweitert werden. Das Modell hat mit den Messdaten genug Informationen um Daten außerhalb des Radarmessfeldes zu simulieren.

Die stündlich aktualisierten Strömungskarten werden im COSYNA Internetportal öffentlich verfügbar gemacht und können von dort heruntergeladen werden.

Als nächste COSYNA-Produkte werden Karten der Wassertemperatur und des Salzgehalts an der Meeresoberfläche für die Deutsche Bucht entwickelt. Weitere COSYNA-Produkte, zum Beispiel zu Wellen und Schwebstoffen, folgen.

Das Küstenbeobachtungssystem COSYNA

COSYNA ist ein vom Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht entwickeltes Analysesystem zur Überwachung des küstennahen Bereichs der Nordsee. Neben der Radartechnik nutzen die Geesthachter Wissenschaftler unter anderem Messpfähle, Wellenmessbojen, FerryBoxen, Erdbeobachtungssatelliten und autonom arbeitende Unterwasserfahrzeuge.

Die so gewonnenen Beobachtungen werden in Simulationsmodellen verarbeitet, mit deren Hilfe der physikalische, ökologische und biogeochemische Zustand der Nordsee in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung abgeleitet wird. Mit den entwickelten Werkzeugen können beispielsweise Behörden Entscheidungen über Umweltmaßnahmen auf einer verbesserten Datengrundlage treffen.

COSYNA wird koordiniert und finanziert durch das Helmholtz-Zentrum Geesthacht. Die Untersuchungen werden gemeinsam mit Partnern der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, Universitäten, Landes- und Bundesbehörden durchgeführt.