Forschende der Technischen Universität München (TUM) und der University of Oxford haben eine neue Messmethode entwickelt, die die Variabilität der Gezeitenstände genauer erfasst als bisher gängige Methoden. Innerhalb einer Bucht von 90 Kilometern Länge konnten sie Tide-Unterschiede von bis zu einem Meter zeigen. Die Ergebnisse könnten Küstenschutz und Schifffahrt dort verbessern, wo Messstationen fehlen.
Jeder, der schon einmal am Strand war, insbesondere an der Nordsee, hat erlebt, wie sich das Wasser innerhalb kürzester Zeit ausbreiten oder zurückziehen kann – ein Phänomen, das durch die Gezeiten verursacht wird. Diese Bewegungen genau und verlässlich zu kennen ist zentral für Küstenschutz, Hochwasservorhersagen und sichere Schifffahrt. Doch viele Küstenregionen sind nur lückenhaft vermessen: während lokale Pegelstationen Daten nur an einzelnen Punkten liefern, ist die üblicherweise genutzte Satellitenmessung in Küstennähe oft zu grob aufgelöst.
Variabilität der Pegelstände in 100-facher Auflösung
Die Forschenden der TUM und der University of Oxford nutzen auch Satellitendaten, jedoch in neuer Weise: Anstatt die Wassertiefe an der Küste zu messen, nutzen sie den Strand selbst als „Lineal“. Sie kombinieren die auf Satellitenbildern sichtbare Wasserlinie am Strand mit der bekannten Neigung des Strandes. So können sie den Meeresspiegel beobachten und daraus Gezeitenunterschiede errechnen.
Die Methode gibt damit Daten bis auf 100 Meter genau an. Bisherige Satellitendaten konnten diese nur in einer Auflösung von etwa zehn Kilometern bereitstellen – ein Unterschied mit Faktor 100. Mit dieser Genauigkeit fanden sie damit zum Beispiel an einem Strand in Neuseeland entlang einer 90 Kilometer langen Küste Unterschiede von fast einem Meter.
Bessere Vorhersagen auch ohne Pegelstation
Thomas Monahan, einer der Studienautoren und Research Associate an der University of Oxford, sagt: „Unsere Forschung zeigt, dass sich die Gezeiten selbst über relativ kurze Entfernungen erheblich unterscheiden können. Das hat große Auswirkungen auf das Risiko von Küstenüberschwemmungen. Kleinräumige Unterschiede bei den Gezeiten können darüber entscheiden, ob zwei benachbarte Regionen bei demselben Sturm verschont bleiben oder überflutet werden. Wenn diese Methoden weiter ausgereift sind, könnten sie deutlich präzisere lokale Gezeitenvorhersagen ermöglichen. Menschen würden dann nicht mehr nur erfahren, was die Gezeitenentwicklung in ihrer Region ist, sondern ganz konkret, was an ihrem Strand zu erwarten ist.“
„Unsere Methode vereint die Präzision lokaler Pegelstationen mit der Abdeckung von Satellitenbildern“, sagt Michael Hart-Davis vom Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut der TUM. „Damit können wir auch die Datenlücke an Küstenregionen ohne eigene Pegelstationen schließen.“ Das seien aktuell Gebiete in Teilen Afrikas oder Südostasiens. Besonders für die Navigation entlang der Küstenlinie ergeben sich dadurch neue Möglichkeiten. „Es ist außerdem eine Chance, Flutrisiken besser zu berechnen, bei denen verschiedene Faktoren zusammenkommen, etwa starker Regen, eine Sturmflut und Hochwasser oder ab wann Salzwasser droht, ins Grundwasser vorzudringen.“
Die Forschenden stützten sich in der Entwicklung der Methode auf Satellitenbilder aus über vierzig Jahren, die vom Landsat Programm der NASA und der US Geological Survey bereitgestellt wurden. Sie erhoffen sich, dass sie so künftig auch Prognosen zuverlässiger erstellen können. Zusätzliche Daten aus Programmen wie Copernicus Sentinel-2 könnten die räumliche und zeitliche Abdeckung künftig weiter erhöhen.