Tsunami-Früherkennnung mit GPS-Reflektometrie

Mit GPS-Reflektionsmessungen können Ozeanoberflächen zentimetergenau überwacht und beispielsweise Tsunami früh erkannt werden.

Pressemitteilung (GFZ)12. März 2014: Messungen von GPS-Signalen, die an der Oberfläche des Meeres reflektiert werden, ermöglichen die zentimetergenaue Erfassung von Meereshöhenunterschieden. Mit GPS-Empfängern an Bord des deutschen Forschungsflugzeuges HALO (High Altitude Long Range) nahmen Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ zusammen mit Kollegen der Universität Hannover und der Technischen Universität Dresden diese Daten auf und zeigten erstmals, dass GPS Reflektionsmessungen Anomalien der Meerestopographie auflösen können. Diese Messungen gelangen im Rahmen des GEOHALOExperiments, das an Bord des Forschungsflugzeugs verschiedene geowissenschaftliche Fragen des Mittelmeers untersuchte.

Der Einsatz reflektierter GPS-Signale zur Vermessung von Meeresoberflächen ist relativ neu. Im Vergleich zu etablierten Radar- oder Laserhöhenmessungen, die jeweils nur einzelne Spuren beobachten, verspricht der Einsatz von GPS-Reflektionen eine deutlich höhere Messabdeckung. Grund dafür sind die gleichzeitig verfügbaren Signale von verschiedenen Navigationssatelliten, die entlang mehrerer Reflektionsspuren beobachtet werden können.

Besseres Verständnis für Klimawandel

Die GFZ-Forscher wollen noch höher hinaus, nämlich in den Weltraum an Bord der Internationalen Weltraumstation ISS. Die erfolgreichen Flugzeugmessungen sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Anwendung der GPS-Reflektometrie an Bord von Satelliten zur Beobachtung der globalen Ozeanoberflächen. Mögliche Anwendungen sind dabei u.a. die frühzeitige Entdeckung von Tsunami, die im offenen Ozean meist nur geringe Höhen haben und deshalb mit den derzeit verfügbaren Methoden nur schwer zu lokalisieren sind. Auch für ein besseres Verständnis des Klimawandels können die GPS-Beobachtungen von Bedeutung sein, denn ozeanische Strömungen mit Ausdehnungen zwischen 10 und 100 km tragen entscheidend zum klimarelevanten Energietransport der Ozeane bei, auch sie werden bisher nur unzureichend erfasst.

Derartige globale Fragestellungen sollen von den GFZ-Wissenschaftlern mit einem GPS-Reflektometrieexperiment der Europäischen Weltraumbehörde ESA an Bord der ISS untersucht werden.

Semmling, A. M.; Beckheinrich, J.; Wickert, J.; Beyerle, G.; Schön, S.; Fabra, F.; Pflug, H.; He, K.; Schwabe, J., and Scheinert, M. (2014): “Sea surface topography retrieved from GNSS reflectometry phase data of the GEOHALO flight mission”, Geophysical Research Letters, 2014, 41, doi:10.1002/2013GL058725

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