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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
Was ist ein Tsunami?

• Das Wort „Tsunami“ stammt
  aus dem Japanischen und
  bedeutet „Hafenwelle“.


                              “The Great Wave off Kanagawa”, Hokusai, ca 1830
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.
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
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
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
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.
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
Erdbeben als Tsunami-Auslöser




                                9
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
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“)
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
Tsunami-Kompetenz am
GeoForschungsZentrum
Tsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion von
Erdbeben.
• Telegraphenberg:
   – Ab 1832: Optische Telegraphenstation




                                                           13
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




                                                               14
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
Dezember 2004: Sumatra Tsunami

„Informationskatastrophe“
  – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt




                                                        16
Dezember 2004: Sumatra Tsunami

„Informationskatastrophe“
  – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt
  – keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar




                                                        17
Dezember 2004: Sumatra Tsunami

„Informationskatastrophe“
  – Gefahrenpotential wurde frühzeitig in Potsdam erkannt
  – keine Ansprechpartner in Südostasien verfügbar
  – keine Möglichkeit der Frühwarnung




                                                        18
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
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
GFZ-Projekte zur Tsunamifrühwarnung
• German Indonesian Tsunami Early Warning
  System (GITEWS),
   – 2006 – 2011, Träger: BMBF
   – Fokus: Integration von Tsunami-Sensoren




                                               21
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
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
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
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
Tsunamisimulation:
              Gestern – heute -morgen

• „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Kreta 356n.Chr.)




                                                            26
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
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
Thematische Tsunami-Karten

• Karten der Ausbreitungszeiten und Wellenhöhen
• Animationsfilme und „Raumzeitwürfel“ zur
  Betrachtung der zeitlichen Ausbreitung




                                                  29
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
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
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
Sumatra 2004




               33
Tohoku 2011




              34
Tohoku 2011 – Vier Perspektiven


Nordwest-                          Nordost-
 Pazifik                            Pazifik




Südwest-                            Südost-
 Pazifik                             Pazifik




                                         35
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.
Algerien 2003




                37
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
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
Kreta 356 A.D.




                 40
Fazit

• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die
  aber häufig auftreten.




                                                         41
Fazit

• Tsunami sind nicht vorhersehbare Naturereignisse die
  aber häufig auftreten.
• Medien berichten meist nur über große Tsunami-
  Ereignisse.




                                                         42
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
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
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
Danke für die Aufmerksamkeit !




Viel Spaß bei der Langen Nacht 2012 !
                                        46

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

  • 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
  • 13. Tsunami-Kompetenz am GeoForschungsZentrum Tsunami-Frühwarnung erfordert die schnelle Detektion von Erdbeben. • Telegraphenberg: – Ab 1832: Optische Telegraphenstation 13
  • 14. 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 14
  • 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
  • 26. Tsunamisimulation: Gestern – heute -morgen • „Nachstellen“ historischer Ereignisse (Kreta 356n.Chr.) 26
  • 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
  • 35. Tohoku 2011 – Vier Perspektiven Nordwest- Nordost- Pazifik Pazifik Südwest- Südost- Pazifik Pazifik 35
  • 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