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Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Vorlesung Ingenieurgeophysik Referent: B.Eng. Tobias Bornemann Lehrender Professor: Dr. rer. nat. Manfred.

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1 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Vorlesung Ingenieurgeophysik Referent: B.Eng. Tobias Bornemann Lehrender Professor: Dr. rer. nat. Manfred Koch

2 Gliederung Entstehung eines Tsunamis Entstehende Wellenformen Berechnungsmethoden von Tsunamis Beispielberechnung Tsunamifrühwarnsysteme –Vorstellung verschiedener Systeme –Komponenten und deren Funktionsweise zur Vorhersage Fazit 2 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

3 Entstehung eines Tsunamis Tsunami ist japanisch tsu=Hafen nami=Welle Ursachen für einen Tsunami –Verformung des Meeresbodens durch Erdbeben (90%) –Hangrutsche –Vulkanausbrüche –Meteoriteneinschläge 3 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

4 Entstehung eines Tsunamis 4 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

5 Entstehung eines Tsunamis Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage 5 Quelle:

6 Entstehung eines Tsunamis Absenken oder Anheben der Wassermassen bewirkt Wellenfront Ausbreitung in alle Richtungen möglich Zumeist in zwei Richtungen, da Bruchkante vermehrt linienförmig Erdbeben kann Tsunami verursachen: –Mindestens Magnitude von 7 –Hypozentrum nahe Meeresboden –Vertikale Verschiebung des Meeresbodens 6 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

7 Entstehende Wellenformen Anstieg oder Abfall des Wasserspiegels hat durch Schwerkraft Rückstellkraft zur Folge (Schwerewelle) Flachwasserwelle – in tiefer offener See Tiefwasserwelle – in flachem Gewässer beim auftreffen auf Küste 7 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

8 Auflaufende Tsunamiwelle Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage 8 Quelle:

9 Berechnungsmethoden Algorithmen von Frühwarnsystemen entsprechen Flachwassergleichungen Bedingungen: –Wellenlänge >> Wassertiefe –Relativ ebener Meeresgrund Wichtig: wann und wo trifft Welle auf und welches Zerstörungspotential hat sie? E ges =E kin,mittel + E pot,mittel E kin,mittel E pot,mittel Rückschluss auf c 9 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

10 Berechnung der kinetischen Energie einer Tsunamiwelle Kinetische Energie des Wassers 10 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Mittlere kinetische Energie = Hälfte des Maximalwertes an höchster Stelle des Wellenberges

11 Änderung der pot. Energie - Wellengang Betrachtung sinusförmiger Wellenstruktur Potentielle Energie des Wassers 11 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Mittlere potentielle Energie

12 Beispielrechnung Sumatra-Andamanen Beben im Indischen Ozean 2004 Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle –Wassertiefe von 3 km –Wassertiefe von 10 m 12 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

13 Gesamtenergie 13 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

14 Sumatra-Andamanen Beben 2004 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage 14 Quelle:

15 Tsunami Frühwarnsysteme Koordinationszentrum im Pazifischen Ozean: Pacific Tsunami Warning Center in Honolulu auf Hawai Malaysian National Tsunami Early Warning System (MNTEWS) German Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS) 15 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

16 GITEWS Indischer Ozean vor Indonesien Subduktionszone des Sundagrabens Am an Indonesien übergeben Warnung innerhalb 5 Minuten Seismologisches Auswertungssystem (SeisComP3) 16 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

17 Seismologische Messstationen Breitbandseismometer im Erdreich Ausgangssignal aus Kraft abgeleitet, die gebraucht wird, um bewegliche Seismogrphenmasse mit Gehäuse mitzuführen Daraus Rückschlüsse auf Lage und Stärke Auswertsoftware = SeisComP3 17 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

18 GPS-Boje Misst Meersspiegelhöhe und Anomalien der Meeresoberfläche Wettersensor, Bojenbewegungssensor, Bojenrechner, Energieversorgung Kommunikation mit Unterwassereinheit mittels Schall durch Hydrophone Datenübertragung via Sattelit Sehr kostenintensive Wartung 18 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

19 Ozean-Bodeneinheit Wasserhöhenänderung Druckänderung in der Wassersäule Differenzdrucksensor Installation entlang des Kontinentalhanges Breitband-Seismometer Schwierige Wartung durch Meeresbewuchs 19 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

20 Wasserpegel-Sensoren Sehr exakte Messungen beim Auflaufen der Welle ans Land Benachbarte evtl. auch betroffene Länder präziser warnen Längerfristige Rückschlüsse über die Ausmaße des Tsunamis möglich Exaktere Evakuierung bei weiteren Tsunamis möglich 20 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

21 Bathymetrie Vermessung der topographischen Gestalt des Meeresbodens Wichtig für Ausbreitung und Umlenkung der Tsunamiwellen Im Flachwasserbereich Berechnung der Wellenhöhen möglich Berücksichtigung von Abschwächungseffekten durch Reibung 21 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

22 Bathymetrie Zwei Transducer (Abstrahlung/Aufnahme) Multibeam Echolotsystem Frequenz von 12kHz Max. Öffnungswinkel von 150° 191 Strahlen per Ping Optimale Schiffsgeschwindigkeit von 10 Knoten 22 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage Quelle:

23 Warnzentrum Zentrale Koordeinationseinheit Messdatensammlung und Auswertung Ergebnisse mit bestehenden Gefährdungs- und Risikokarten der Küsten abgeglichen Operator kann daraus gezielte Tsunamiwarnungen aussprechen 23 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

24 Fazit Geologische Situation und Plattentektonik macht System unverzichtbar um Menschenleben zu retten GPS-Technologie lässt präzise und schnelle Warnung zu Dichtes Sensornetz notwendig Erhöhter Lebensstandard steht hohen Kosten gegenüber Schulung der Bevölkerung und Notfallpläne Einrichtung von Schutzbauten 24 Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage

25 Quellenangaben graz.at/05S/650135/Tsunamis.htmlhttp://geol43.uni- graz.at/05S/650135/Tsunamis.html Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage 25

26 Vielen Dank für Ihre Aufmersamkeit! Tsunamis und Frühwarnsysteme zu deren Vorhersage 26


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