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Storm Surges in the German Bight: Are they Detectable as Gravity Field Variations at the Geodynamic Observatory Moxa in Thuringia, Germany? Sturmfluten in der Deutschen Bucht: Sind sie als Schwerevariationen am Geodynamischen Observatorium Moxa in Thüringen, Deutschland, nachweisbar?

Thomas Jahr, Adelheid Weise

Supraleitende Gravimeter (SG) zählen zu den sensitivsten terrestrischen Messsystemen der Geodäsie und Geophysik. Kleinste Schwerevariationen im nm/s 2 -Bereich (1 μGal = 10 nm/s 2 ), beispielsweise durch Massenverlagerungen hervorgerufen, lassen sich über einen großen Frequenzbereich, insbesondere auch für sehr lange Perioden, hochauflösend beobachten. Zahlreiche Ergebnisse zu Gezeitensignalen, der Polbewegung, Erdeigenschwingungen sowie auch hydrologisch bedingten Variationen sind verfügbar. Damit wird natürlich auch die Frage aufgeworfen, wo die jeweiligen Grenzen dieser Messsysteme und der damit verbundenen Datenaufbereitungs-, Korrektur- und Interpretationsmethoden tatsächlich liegen. Gravimetrische Signale der von ozeanischen Gezeiten verursachten Auflasten werden weltweit u. a. mit SG beobachtet, sowohl im küstennahen Bereich als auch im Landesinnern. Die sehr geringen Signal­ amplituden liegen hier oft im Bereich von zehner-nm/s 2 oder darunter. Noch anspruchsvoller ist die Untersuchung einzelner Auflastereignisse, die durch windgetriebene Sturmfluten hervorgerufen werden, da jeweils nur ein einmaliges Ereignis betrachtet werden kann. Die hier beschriebene Fallstudie geht der Frage nach, ob im Observatorium Moxa in Thüringen, ca. 400 km von der Nordseeküste entfernt, ein Sturmereignis in der Deutschen Bucht im Schwerefeld als Auflastsignal nachgewiesen werden kann oder nicht. Die Untersuchung basiert auf Pegeldaten der Station Cuxhaven sowie den SG- und Wetterdaten aus dem Geodynamischen Observatorium Moxa. Die Ergebnisse zeigen, dass während des Sturms mehrere Umweltparameter durch zusätzliche Signale im Schwerefeld zu der SG-Beobachtung beitragen. Es wurden Modellrechnungen für die Einflüsse von Luftmassen- und lokalen hydrologisch induzierten Variationen einbezogen. Der mittels einer Modellierung abgeschätzte Auflasteffekt der Sturmflut von 3.3 nm/s 2 in Moxa wird von einem regionalen Luftdruckeffekt von atmosphärischen Massen von ~ 70 nm/s 2 überla- gert. Gleichzeitig führt der starke Niederschlag zu einem hydrologisch induzierten Beitrag von ca. 3 nm/s 2. Letztlich muss festgestellt werden, dass die Separierung des reinen Auflasteffekts einer Sturmflut in der Deutschen Bucht für Moxa noch nicht signifikant möglich ist. Die Modellierungen von Luftmassen- und hydrologischen Massenvariationen sind im speziellen Fall eines von extremen Bedingungen begleiteten Sturms bisher nicht ausreichend. Neben einer deutlichen weiteren Verbesserung dieser Korrekturen regen die Autoren eine umfassendere Untersuchung von mehreren SG-Stationen und mehreren Sturmereignissen für die Weiterführung der Arbeiten an.
 

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