1. Collaborative, Complex and Critical
Decision-Support in Evolving Crisis
Sumatra – 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. Was ist ein Tsunami?
• Das Wort „Tsunami“ stammt
aus dem Japanischen und
bedeutet „Hafenwelle“.
“The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830
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. 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. 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. 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. 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. 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
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. 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. 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
15. Tsunami-Kompetenz am
GeoForschungsZentrum
Tsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion von
Erdbeben.
• 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. Dezember 2004: Sumatra Tsunami
„Informationskatastrophe“
– Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt
16
17. Dezember 2004: Sumatra Tsunami
„Informationskatastrophe“
– Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt
– keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar
17
18. Dezember 2004: Sumatra Tsunami
„Informationskatastrophe“
– Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt
– keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar
– keine Möglichkeit der Frühwarnung
18
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. 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. GFZ-Projekte zur Tsunamifrühwarnung
• German Indonesian Tsunami Early Warning
System (GITEWS),
– 2006 – 2011, Träger: BMBF
– Fokus: Integration von Tsunami-Sensoren
21
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. 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. 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. Tsunami-Simulation ?
Wellen-Simulation ist ein wichtiger Teil der
Tsunami-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
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. 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. Thematische Tsunami-Karten
• Karten der Ausbreitungszeiten und Wellenhöhen
• Animationsfilme und „Raumzeitwürfel“ zur
Betrachtung der zeitlichen Ausbreitung
29
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. 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. 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
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 eine
Warnung und anschließende Evakuierung.
Tsunami können im Mittelmeer schon innerhalb
von 30 Minuten die gegenüberliegende Küste
treffen.
38. Historische Tsunamikatastrophe im
Mittelmeer: 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. 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
41. Fazit
• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die
aber häufig auftreten.
41
42. Fazit
• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die
aber häufig auftreten.
• Medien berichten meist nur über große Tsunami-
Ereignisse.
42
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. 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. 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. Danke für die Aufmerksamkeit !
Viel Spaß bei der Langen Nacht 2012 !
46
