Præcise data for forbedret kystlinjebeskyttelse

Forskere, der arbejder under ledelse af det tekniske universitet i München (TUM), har udført de første præcise og omfattende målinger af havniveaustigninger i Østersøen og Nordsøen. En ny metode gør det nu muligt at bestemme havniveauændringer med millimeters nøjagtighed selv i kystområder og i tilfælde af havisdækning. Dette er af afgørende betydning for planlægningen af ​​beskyttelsesforanstaltninger.

For de milliarder af mennesker, der bor i kystområder, stigende havniveauer drevet af klimaændringer kan udgøre en eksistentiel trussel. "For at beskytte mennesker og infrastruktur - for eksempel ved at bygge oversvømmelsesbeskyttelsesstrukturer, at sikre havne eller gøre digerne højere - vi har brug for pålidelige prognoser om havniveautendenser, " forklarer prof. Florian Seitz, direktøren for det tyske geodætiske forskningsinstitut ved TUM. "Imidlertid, dette kræver præcise data med høj rumlig opløsning. Og indtil nu, den påkrævede dækning for store områder var ikke tilgængelig."

Især nær kystlinjer - hvor så mange byer, havne, industrifaciliteter og boligområder er lokaliseret - kvaliteten af ​​data indsamlet af radarsatellitter, der har kredset om Jorden i årtier, blev kompromitteret af høje signal-til-støj-forhold. Årsagen:Bjerge, bugter og offshore-øer spreder signalerne og forvrænger de reflekterede ekkoer. Et andet problem er havis, som dækker dele af havene om vinteren, og er uigennemtrængeligt for radar.

I Baltic Sea Level-projektet (Baltic SEAL), et team af forskere ved TUM arbejdede sammen med internationale partnere om at udvikle algoritmer til at behandle måledata fra radarsatellitter for at tillade præcise og højopløselige målinger af havniveauændringer selv i kystområder og under havis.

Gennemtrængende is og øer med radar

Forskerne valgte Østersøen som modelregion:"Data fra denne region er især velegnet til at udvikle nye metoder, fordi flere faktorer gør analysen vanskelig:Kystlinjens komplekse form, havis og vind. På samme tid, der er masser af lokale havniveaumålinger for at bekræfte resultaterne, " siger projektleder Dr. Marcello Passaro. "En analysemetode, der virker i Østersøen, kan let tilpasses til andre regioner."

For at håndtere hundreder af millioner af radarmålinger taget mellem 1995 og 2019, holdet udviklede en flertrinsproces:I det første trin, de kalibrerede målingerne fra de forskellige satellitmissioner, så de kunne kombineres. Med specialudviklede algoritmer, de var derefter i stand til at detektere signaler fra det isdækkede havvand i radarrefleksioner frembragt langs revner og sprækker. Dette gjorde det muligt at bestemme havniveauet for vintermånederne. Med nye beregningsmetoder opnåede de også bedre opløsning af radarekkoer tæt på land.

Som resultat, det er nu muligt at måle havniveauer i kystområder og sammenligne resultaterne med lokale tidevandsrekorder. De behandlede data blev derefter tilpasset til et fint gitter med en opløsning på 6 til 7 km ved hjælp af en algoritme udviklet af teamet. Resultatet:Et meget præcist datasæt, der dækker hele regionen.

De største stigninger i havniveauet sker i Botniske Bugt

Analysen af ​​disse data for Østersøen viser de regionale virkninger af stigningen i havniveauet i det sidste kvarte århundrede:Havniveauet er steget med en årlig hastighed på 2 til 3 millimeter i syd, ved den tyske og danske kyst, sammenlignet med 6 millimeter i nordøst, i Botniske Bugt. Årsagen til denne store stigning:Stærke sydvestlige vinde, der driver vandet mod nord og øst. Denne stigning i havniveauet over gennemsnittet udgør ikke en trussel for kystbeboere, imidlertid, fordi landet har hævet sig siden slutningen af ​​sidste istid - i øjeblikket med en årlig hastighed på op til 1 cm.

"Gennem de nyudviklede processer til analyse og kombination af radardata, vi er nu i stand til at nå frem til præcise og pålidelige konklusioner om havniveauændringer i de seneste årtier også for andre kystregioner, " tilføjer Dr. Denise Dettmering. Forskeren har også lavet et omfattende datasæt for Nordsøregionen:Havniveauet dér stiger med 2,6 millimeter om året, og med 3,2 millimeter i den tyske bugt. Lokale tendenser kan bestemmes ved hjælp af datasættet og brugermanualen - som begge er frit tilgængelige online. "Med data, forskere kan verificere deres klimamodeller, for eksempel, og offentlige myndigheder kan planlægge passende beskyttelsesforanstaltninger, " siger Dr. Seitz.