Satellitendaten zur Verbesserung des europäischen Küstenzonenmanagements
Der Copernicus-Dienst zur Überwachung der Meeresumwelt hat das Potenzial, Interessengruppen in Küstengebieten dabei zu unterstützen, fundierte Entscheidungen bezüglich der Bekämpfung von Erosion und Überflutungen, der Gewinnung erneuerbarer Meeresenergien, der optimalen Ausnutzung der Häfen und des Umweltmanagements zu treffen. Das EU-finanzierte Projekt CEASELESS hatte das Ziel, die Vorhersagen über das Meer im Küstenbereich durch vor Ort aufgenommene Daten und Informationen von Sentinel-Satelliten zu verbessern. Das Projekt verband hochauflösende Modelle mit Beobachtungen aus verschiedenen Quellen, um Vorhersagen über das Meer im Küstenbereich für Regionen im Mittelmeer und in der Nordsee voranzubringen. „Diese Forstschritte sind ein wichtiges Element eines sichereren und nachhaltigeren Küstenzonenmanagements“, so der Projektkoordinator Agustin Sanchez-Arcilla. Ein nachhaltiges Küstenmanagement sollte Interessengruppen in Küstengebieten wie Hafen- und Küstenbehörden oder Windparks zugutekommen.
Die Zusammenführung verschiedener Datenquellen
Das Team von CEASELESS verwendete hochauflösende numerische Modelle, die Rechengitter in Größenordnungen von 50 m oder sogar noch kleiner auflösten, gemeinsam mit Daten von Sentinel-Satelliten, um Gebiete zu bestimmen, die besonders stark der Macht des Meereswindes ausgesetzt sind. Das Team nutzte vor Ort aufgenommene Daten, um zur Unterstützung des Risikomanagements zu analysieren, wie einzelne Stürme sich aufbauen und abflauen. „Dieser ganzheitliche Ansatz hat zu wichtigen Fortschritten bei der Qualität hydrodynamischer Vorhersagen geführt, die auf speziell für sich erheblich von homogeneren Bereichen auf offenem Meer unterscheidenden, ‚irreguläre‘ Küstenzonen entwickelten Datenassimilierungsverfahren und Fehlermetriken beruhen“, bemerkt Sanchez-Arcilla.
Verbesserte Küsteninteraktionsmodelle
Das Team von CEASELESS fand heraus, dass Gradienten für die Küstenzone wesentlich größere Vorhersagefehler bezüglich des Winds, der Wellen und der Strömung verursachen, als jene für das offene Meer. Das bedeutete, dass die Forschungsgruppe die Fehler reduzieren musste, indem sie verschiedene Modelle miteinander kombinierte, die Wechselwirkungen an Luft-, Meer- und Wasser-Sedimentgrenzflächen in Betracht ziehen. „Unsere Modellierungsarbeit und die darauffolgende Kalibrierung haben gemeinsam mit der Assimilierung lokaler Daten zu wichtigen Fortschritten bei hydrodynamischen Vorhersagen geführt, die Aktivitäten wie dem Betrieb von Windrädern, der optimalen Ausnutzung von Häfen, Such- und Rettungseinsätzen oder der Bekämpfung von Erosion und Überflutungen zugutekommen“, berichtet Sanchez-Arcilla. Dank der kombinierten Datenassimilierung, neuen Verfahren zum Abruf von Satellitendaten und damit verbundenen Modellierungsoptionen hat das Team von CEASELESS die aktuellen Vorhersagefähigkeiten für Anwendungen in Küstenbereichen vorangebracht. Sanchez-Arcilla fährt fort: „Das bedeutet, dass wir Vorhersagen zu Wellenhöhen mit geeigneten Fehlertoleranzen zur Entscheidungsfindung in Küstengebieten, zu Windgeschwindigkeiten, die mit tatsächlichen Messungen übereinstimmen, sowie zu Flutereignissen treffen können, die genau genug sind, um uneinheitliche Überflutungen oder aktuelle Muster zu berechnen, die mit den beobachteten Verläufen für Ablagerungen übereinstimmen.“ Bei dem Projekt kam es durchaus zu Schwierigkeiten: Verzögerungen bei der Verarbeitung von Satellitendaten, widersprüchliche Informationen von den Satelliten und vor Ort sowie eingeschränkte Modellierungsfunktionen zur genauen Vorhersage der Sturmentwicklung. Das Team von CEASELESS überwand die Verzögerungen bei den Satellitendaten, indem es die Satellitendaten mit vor Ort aufgenommenen und numerisch modellierten Daten verband und mithilfe eines Verfahrens, das diese drei Quellen berücksichtigt, lokale Unsicherheiten abschätzte.
Es steht noch Arbeit bevor
Trotz der Fortschritte des Projekts ist dem Team von CEASELESS bewusst, dass Vorhersagen über Küstenbereiche weiter verfeinert und durch die Angabe genauer Fehlerintervalle gewerblich nutzbar gemacht werden müssen. „Diese Informationen sollten zu einer natürlichen Übernahme von Vorhersagen, die sich auf Daten des Copernicus-Diensts zur Überwachung der Meeresumwelt stützen, führen, da die meisten Anwenderinnen und Anwender von den Vorteilen einer proaktiven Reaktion überzeugt sind, die auf Warnungen über die Wind-, Wellen- oder Strömungsbedingungen im Voraus beruht, denen sich die Infrastruktur und Aktivitäten in Küstenbereichen gegenübersehen“, fasst Sanchez-Arcilla zusammen.
Schlüsselbegriffe
CEASELESS, Copernicus-Dienst zur Überwachung der Meeresumwelt, Küstenmanagement, Klimawandel, Satellitendaten, Sentinel, hydrodynamische Vorhersagen, Meereswindenergie, Vorhersagen über das Meer im Küstenbereich
