Lange Nacht der Wissenschaften 2012: GEOLAB: Tsunami in 3D

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GEOLAB-Präsentation zur Langen Nacht der Wissenschaften 2012

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Lange Nacht der Wissenschaften 2012: GEOLAB: Tsunami in 3D

  1. 1. Collaborative, Complex and Critical Decision-Support in Evolving CrisisSumatra – Tohoku – Mittelmeer: Tsunami in 3D Dr. Peter Löwe Lange Nacht der Wissenschaften 2012 Co-funded by the European Commission under FP7 (Seventh Framework Programme) ICT-2009.4.3 Intelligent Information Management - Project Reference: 258723
  2. 2. Was ist ein Tsunami?• Das Wort „Tsunami“ stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830
  3. 3. Was ist ein Tsunami?• Das Wort „Tsunami“ stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“.• Riesenflutwellen verursacht durch “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830 – Erdbeben auf dem Meeresboden – Erdrutsche / Unterwasserlawinen – Druckwelle eines Vulkan- ausbruches – Einschlag eines Meteroiten o.ä.
  4. 4. Wie sieht ein Tsunami aus?• Das Wasser an den Küsten steigt wieder- holt flutartig um ein bis zwei Meter. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830
  5. 5. Wie sieht ein Tsunami aus?• Das Wasser an den Küsten steigt wieder- holt flutartig um ein bis zwei Meter.• Kurz bevor der Tsunami eintrifft, zieht sich das Meer - wie bei Ebbe - weit zurück. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830
  6. 6. Wie sieht ein Tsunami aus?• Das Wasser an den Küsten steigt wieder- holt flutartig um ein bis zwei Meter.• Kurz bevor der Tsunami eintrifft, zieht sich das Meer - wie bei Ebbe - weit zurück.• Die Hauptwelle bzw. der Tsunami baut sich als riesige, fast senkrechte Wand direkt vor der Küste auf. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830
  7. 7. Wie sieht ein Tsunami aus?• Das Wasser an den Küsten steigt wieder- holt flutartig um ein bis zwei Meter.• Kurz bevor der Tsunami eintrifft, zieht sich das Meer - wie bei Ebbe - weit zurück.• Die Hauptwelle bzw. der Tsunami baut sich als riesige, fast senkrechte Wand direkt vor der Küste auf. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830• Wellen dringen kilometerweit ins Landesinnere vor, um kurz darauf im rücklaufenden Sog wieder ins Meer zurückzuspülen.
  8. 8. Wie sieht ein Tsunami aus?• Das Wasser an den Küsten steigt wieder- holt flutartig um ein bis zwei Meter.• Kurz bevor der Tsunami eintrifft, zieht sich das Meer - wie bei Ebbe - weit zurück.• Die Hauptwelle bzw. der Tsunami baut sich als riesige, fast senkrechte Wand direkt vor der Küste auf. “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830• Wellen dringen kilometerweit ins Landesinnere vor, um kurz darauf im rücklaufenden Sog wieder ins Meer zurückzuspülen. Kein Tsunami
  9. 9. Erdbeben als Tsunami-Auslöser 9
  10. 10. Tsunami Wellenentwicklung• Erst wenn ein Tsunami die flachen Küstengewässer erreicht, türmt er sich zu einer Riesenwelle auf (30-40m Höhe)• Auf hoher See sind die Wellen kaum auszumachen: – 1-3m Wellenhöhe im offenen Ozean – 150-300km zwischen den Wellenkämmen
  11. 11. Geschwindigkeit der Tsunamiwelle• Im offenen Meer erreicht ein Tsunami Geschwindigkeiten bis zu 1000 km/h vergleichbar mit einem Düsen- flugzeug.• Im Flachwasser liegt die Geschwindkeit dagegen bei 30 – 50 km/h. Karte der Ausbreitungsgeschwindigkeit (in Stunden) für den 2004 Sumatra- Tsunami („Isochronen-Karte“)
  12. 12. Wie gefährlich ist ein Tsunami?Großflächige Geländeveränderungen durch den Sumatra-Tsunami im Dezember 2004 im Satellitenbild Flutwelle bis zu 30 Metern Höhe Banda Aceh, Sumatra
  13. 13. Tsunami-Kompetenz amGeoForschungsZentrumTsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion vonErdbeben.• Telegraphenberg: – Ab 1832: Optische Telegraphenstation 13
  14. 14. Tsunami-Kompetenz amGeoForschungsZentrumTsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion vonErdbeben.• Telegraphenberg: – Ab 1832: Optische Telegraphenstation – Ab 1870 „Wissenschaftliche Observatorien“ • 1889: Erste „Teleseismik“-Messung: Erdbeben in Japan Erdbeben 1889 14
  15. 15. Tsunami-Kompetenz amGeoForschungsZentrumTsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion vonErdbeben.• Telegraphenberg: – Ab 1832: Optische Telegraphenstation – Ab 1870 „Wissenschaftliche Observatorien“ • 1889: Erste „Teleseismik“-Messung: Erdbeben in Japan Erdbeben 1889 Erdbeben 2012 – Ab 1992: GFZ im Wissenschaftspark „Albert Einstein“ • GFZ Department 2: SeisComP Software zur Erdbebendetektion 15
  16. 16. Dezember 2004: Sumatra Tsunami„Informationskatastrophe“ – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt 16
  17. 17. Dezember 2004: Sumatra Tsunami„Informationskatastrophe“ – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt – keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar 17
  18. 18. Dezember 2004: Sumatra Tsunami„Informationskatastrophe“ – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt – keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar – keine Möglichkeit der Frühwarnung 18
  19. 19. Dezember 2004: Sumatra Tsunami„Informationskatastrophe“ – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt – keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar – keine Möglichkeit der Frühwarnung – Auswirkungen: • 230 000 Tote in mehreren Staaten • 1,5 Millionen Obdachlose • 40,000 km2 Überschwemmungszone 19
  20. 20. Dezember 2004: Sumatra Tsunami„Informationskatastrophe“ – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt – keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar – keine Möglichkeit der Frühwarnung – Auswirkungen: • 230 000 Tote in mehreren Staaten • 1,5 Millionen Obdachlose • 40,000 km2 Überschwemmungszone – Konsequenz: Folge von Tsunami-Projekten am GFZ 20
  21. 21. GFZ-Projekte zur Tsunamifrühwarnung• German Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS), – 2006 – 2011, Träger: BMBF – Fokus: Integration von Tsunami-Sensoren 21
  22. 22. GFZ-Projekte zur Tsunamifrühwarnung• German Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS), – 2006 – 2011, Träger: BMBF – Fokus: Integration von Tsunami-Sensoren• Distant Early Warning System (DEWS), – 2007 – 2010, Träger: Europäische Union – Fokus: Aufbereitung und Verteilung von Warn- Information 22
  23. 23. GFZ-Projekte zur Tsunamifrühwarnung• German Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS), – 2006 – 2011, Träger: BMBF – Fokus: Integration von Tsunami-Sensoren• Distant Early Warning System (DEWS), – 2007 – 2010, Träger: Europäische Union – Fokus: Aufbereitung und Verteilung von Warn- Information• Collaborative, Complex, and Critical Decision Processes in Evolving Crises (TRIDEC) – 2010 – 2013, Träger: Europäische Union – Fokus: Intelligentes Informationsmanagement in Echtzeit – Demonstrator für ein Tsunami-Warnsystem im Mittelmeer 23
  24. 24. Das GFZ und die EXPO 2012• EXPO 2012 in Yeosu, Südkorea: „Lebendiger Ozean, lebendige Küste“• Deutscher EXPO-Pavillion: Der Ausstellungsbereich „Küsten“ zeigt eine Strandlandschaft mit deutschen Strandkörben.• Ein Strandkorb widmet sich mit interaktiven Animationen dem Thema Tsunami-Frühwarnsysteme und zeigt Simulationen von Tsunamiwellen.• Die Tsunami-Simulationen wurden am GFZ erzeugt. 24
  25. 25. Tsunami-Simulation ?Wellen-Simulation ist ein wichtiger Teil derTsunami-Frühwarnung: – Vorbereitung • Große Anzahl von Tsunami- Simulationsrechnungen Drei Simulationen im Mittelmeer • Aufbau von computergestützten Simulations- Bibliotheken – Ernstfall • Erdbeben wird detektiert (Wo, Wie stark ?) • Bei Tsunamigefahr: Auswahl der am besten passenden Simulation(en). • Information der Bevölkerung über den zu erwartenden Tsunami-Verlauf gemäß der Simulation. 25
  26. 26. Tsunamisimulation: Gestern – heute -morgen• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Kreta 356n.Chr.) 26
  27. 27. Tsunamisimulation: Gestern – heute -morgen• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Creta 356n.Chr.)• Verfeinerung der Simulationsmodelle durch Abgleich mit „gut dokumentierten“ Tsunami-Ereignissen Nachträgliche Simulation des Tohoku 2011 Tsunami 27
  28. 28. Tsunamisimulation: Gestern – heute -morgen• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Creta 356n.Chr.)• Verfeinerung der Simulationsmodelle durch Abgleich mit „gut dokumentierten“ Tsunami-Ereignissen• „Was wäre wenn“-Simulation möglicher künftiger Tsunami Nachträgliche Simulation des 2011er Möglicher Tsunami künftiger Tsunami 28
  29. 29. Thematische Tsunami-Karten• Karten der Ausbreitungszeiten und Wellenhöhen• Animationsfilme und „Raumzeitwürfel“ zur Betrachtung der zeitlichen Ausbreitung 29
  30. 30. Raumzeitwürfel:Simulations-„Daumenkino“ Offenes Meer Ende Küste Ende Zeit Beginn Negative und positive Wellen Räumliche Beginn Negative Wellen Ausdehnung Positive Wellen Alle Wellen (positiv + negativ) Positive Wellen: [3-21m] Positive Wellen: [0.25m – 3m] [3-21m]30
  31. 31. Raumzeitwürfel: Simulations-„Daumenkino“ Offenes Meer Ende Küste Ende Zeit Beginn Negative und positive Wellen Räumliche Beginn Negative Wellen Ausdehnung Positive Wellen Alle Wellen (positiv + negativ)„Tsunami-Ebbe“ -Effekt:Das Wasser entfernt sich zuerst von der Küste Positive Wellen: [3-21m] Positive Wellen: [0.25m – 3m] [3-21m]31
  32. 32. Raumzeitwürfel:Simulations-„Daumenkino“ Mehrere Wellen breiten sich Offenes Meer nacheinander aus Küste Ende Ende Negative und positive Wellen Beginn Zeit Negative Wellen Positive Wellen Alle Wellen (positiv + negativ) Beginn Räumliche Ausdehnung Positive Wellen: [3-21m] Positive Wellen: [0.25m – 3m] [3-21m]32
  33. 33. Sumatra 2004 33
  34. 34. Tohoku 2011 34
  35. 35. Tohoku 2011 – Vier PerspektivenNordwest- Nordost- Pazifik PazifikSüdwest- Südost- Pazifik Pazifik 35
  36. 36. Aktueller Tsunami im Mittelmeer:Algerien 2003• 21. Mai 2003: Erdbeben mit Magnitude Mw 6,8 im Meer vor der algerischen Küste um 19:44 Uhr MEZ• Ein Tsunami wurde ausgelöst und breitete sich mit 300 km/h im Mittelmeer aus.• Balearen (270 km vom Epizentrum), 54 Minuten später: – Das Wasser zieht sich bis zu 150m von den Küsten zurück – Zwei ca. 2m hohe Tsunami-Wellen überschwemmen in kurzer Folge Strände und Küstenstraßen. – 200 Boote, Hütten und mehrere PKW werden zerstört• Der Tsunami erreicht später die spanischen Festlandküste bei Alicante, verursacht aber keine weiteren Schäden.Im Mittelmeer bleibt nur sehr wenig Zeit für eineWarnung und anschließende Evakuierung.Tsunami können im Mittelmeer schon innerhalbvon 30 Minuten die gegenüberliegende Küstetreffen.
  37. 37. Algerien 2003 37
  38. 38. Historische Tsunamikatastrophe imMittelmeer: Kreta 356 A.D.• Am Morgen des 21. Juli 356 ereignete sich ein unterseeisches Erdbeben mit einer Magnitude über Mw 8.0 im östlichen Mittelmeer.• Das Epizentrum wird heute bei Kreta verortet.• Der ausgelöste Tsunami erzeugte Zerstörungen an den Küsten Siziliens und des östlichen Mittelmeeres: – Im Nildelta wurden Schiffe weit ins Landesinnere getragen. – In Alexandria wurde der Jahrestag des Tsunami bis in das 6. Jahrhundert als „Tag des Schreckens“ begangen. 38
  39. 39. Tsunamikatastrophe Kreta 356 A.D.:Bericht des Ammianus Marcellinus• ….das Meer wurde weggetrieben, seine Wellen rollten zurück und verschwanden, sodass der Abgrund der Tiefen aufgedeckt wurde…• Viele Schiffe strandeten wie auf trockenem Land und Menschen wanderten über die erbärmlichen Überbleibsel des Wassers um Fisch und dergleichen mit ihren bloßen Händen zu sammeln.• Dann kehrte die tosende See wie beleidigt um und strich […] gewaltsam auf Inseln und Ausläufer des Festlandes und zerquetschte zahllose Gebäude in Städten oder wo auch immer sie anzutreffen waren.• Als die Wassermassen zurückkehrten, dann als man sie am wenigsten erwartete, starben viele Tausende durch Ertrinken... [A. Marcellinus Res Gestae, 26.10 15-19] 39
  40. 40. Kreta 356 A.D. 40
  41. 41. Fazit• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die aber häufig auftreten. 41
  42. 42. Fazit• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die aber häufig auftreten.• Medien berichten meist nur über große Tsunami- Ereignisse. 42
  43. 43. Fazit• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die aber häufig auftreten.• Medien berichten meist nur über große Tsunami- Ereignisse.• Tsunami-Frühwarnsysteme schützen Menschen an Tsunami-gefährdeten Küsten. 43
  44. 44. Fazit• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die aber häufig auftreten.• Medien berichten meist nur über große Tsunami- Ereignisse.• Tsunami-Frühwarnsysteme schützen Menschen an Tsunami-gefährdeten Küsten.• Die Simulation von Tsunami-Wellen ist wichtig zum Aufbau der Frühwarnsysteme. 44
  45. 45. Fazit• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die aber häufig auftreten.• Medien berichten meist nur über große Tsunami- Ereignisse.• Tsunami-Frühwarnsysteme schützen Menschen an Tsunami-gefährdeten Küsten.• Die Simulation von Tsunami-Wellen ist wichtig zum Aufbau der Frühwarnsysteme.• Tsunami-Frühwarnsysteme für das Mittelmeer befinden sich in der Entwicklung. 45
  46. 46. Danke für die Aufmerksamkeit !Viel Spaß bei der Langen Nacht 2012 ! 46

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