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Deutschland übergibt Tsunami-Frühwarnsystem an Indonesien

Seismometer, GPS-Empfänger, Küstenpegel und Echtzeit-Satellitenübertragung: Der deutsche Beitrag zum Tsunami-Frühwarnsystem (TEWS) für Indonesien setzt auf effiziente Systemkomponenten. Gemeinsam mit nationalen und internationalen Partnern wurde unter der Leitung des Deutschen GeoForschungsZentrums Potsdam ein Konzept entwickelt, das die Vorwarnzeit bei einem Tsunami durch Echtzeit-Datenübermittlung deutlich verkürzt. Das Warnsystem wurde bereits 2008 in Betrieb genommen und seitdem unter realen Bedingungen getestet und optimiert. Mehr als zehn Tsunami-Ereignisse konnten bisher frühzeitig erfasst werden.

Thomas Rachel im Gespräch mit dem Wissenschaftler Dr. Alexander Rudloff vom Deutschen Geo Forschungszentrum GFZ im Tsunami-Frühwarnzentrum in Jakarta. Eine Tsunami-Warnung erfolgt maximal fünf Minuten nach einem Seebeben. Die Warnung wird auf der Basis aller verfügbaren Informationen von den ca. 300 Messstationen, die in den letzten sechs Jahren in ganz Indonesien aufgebaut wurden, ausgegeben. Dazu gehören Seismometer, GPS-Stationen und Küstenpegel. Die Daten dieser Sensoren werden über ein Tsunami-Simulationssystem im Warnzentrum in ein Lagebild umgesetzt, das entsprechende Warnstufen für die betroffenen Küstenabschnitte liefert.

Der innovative technische Ansatz des Tsunami-Frühwarnsystems beruht auf einer Kombination verschiedener Sensoren. Das zentrale Element dieser Sensoren ist eine schnelle und präzise Erfassung und Auswertung von Erdbeben, unterstützt durch GPS-und Pegel-Messungen. Die Auswertung geschieht mit Hilfe der Erdbeben-Auswertesoftware SeisComp3, die von Wissenschaftlern des GeoForschungsZentrums Potsdam (GFP) entwickelt wurde. SeisComp3 erwies sich als so schnell und zuverlässig, dass sie mittlerweile in über 40 Ländern installiert wurde.

Die Komponenten

Erst im Zusammenspiel der einzelnen Komponenten entsteht ein leistungsfähiges Tsunami- Frühwarnsystems.

Erbebenmonitoring

Eine zügige und exakte Bestimmung der Erdbebenparameter (Ort, Bebenstärke, Herdtiefe) ist essentiell für ein schnelles Tsunami-Frühwarnsystem. Die Erdbeben-Auswertesoftware SeisComP3 ermittelt aus den aufgezeichneten Signalen in Minutenschnelle die Lage und Stärke eines Bebens. Das gesamte seismologische Netz in Indonesien verfügt derzeitig über ca. 160 Stationen.

Küstenpegelstationen wie diese in Sadeng (Java) können die Tsunami-Welle selbst messen sowie den Versatz durch das Erdbeben. Beide Informationen sind wichtig und verdichten das Lagebild Pegelmessung und GPS

Der Meeresspiegel an der indonesischen Küste wird mit Hilfe von Pegeln überwacht. So kann an geeigneten Standorten, zum Beispiel auf vorgelagerten Inseln, ein Tsunami bereits erfasst werden bevor die Welle das Festland erreicht. Die Pegel-Stationen sind zusätzlich mit GPS ausgestattet, so dass im Falle eines Erdbebens auch der horizontale und vertikale Versatz der Station bestimmt werden kann. Die Küstenpegel bilden zusammen mit den GPS-Landstationen ein weites GPS-Netz, mit dem Bodenbewegungen, die im Zusammenhang mit Plattentektonik und Erdbeben stehen, beobachtet werden. Damit kann erkannt werden, ob ein Tsunami entstanden ist oder nicht.

Simulationen

Da das Sensornetz Daten jeweils nur an einigen wenigen Punkten liefert, werden Simulationen benötigt, um ein ganzheitliches Lagebild zu synthetisieren. So können mit Hilfe von Computermodellen betroffene Küstenabschnitte, Ankunftszeiten und Wellenhöhen ermittelt werden. Aufgrund der extrem kurzen Vorwarnzeit werden die Computersimulationen mit Hilfe der neuartigen, auf unstrukturierten Dreiecksgittern basierenden Software TsunAWI vorausberechnet.

Im Tsunami-Frühwarnzentrum in Jakarta werden alle Sensordaten in nahezu Echtzeit ausgewertet und in ein aktuelles Lagebild umgesetzt.
Warnzentrum und Entscheidungsunterstützung

Alle verfügbaren Daten, Informationen und Modellierungen fließen letztlich in einem Entscheidungs-Unterstützungssystem (DSS= Decision Support System) zusammen. Das DSS wurde vom Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) speziell für die Auswertung der Daten im Tsunami-Frühwarnsystem entwickelt. Mit Hilfe des DSS wird entschieden, ob ein Tsunami-Alarm ausgelöst wird oder nicht. Der diensthabende Verantwortliche kann sich auf der Basis der vorliegenden Informationen sehr schnell einen Überblick über die Situation verschaffen und Entscheidungsvorschläge generieren. Das Lagebild wird zusammen mit den Handlungsempfehlungen auf mehreren Monitoren angezeigt.

Die Weiterleitung der Tsunami-Warnung auf der letzten Meile - Sirenen sind eine Möglichkeit, die Menschen vor einem Tsunami zu warnen. Oft sind sie an Türmen oder Gebäuden wie auch Moscheen angebracht.
Capacity Building / Ausbildung

Für den technischen Betrieb und die Wartung des Systems müssen Wissenschaftler und technisches Personal aus und weitergebildet werden. Dieses geschah bereits parallel zum Aufbau des Systems und wird zeitlich begrenzt weiter fortgesetzt.

Die Warn- und Reaktionskette mit Ihren Schnittstellen ist entscheidend für ein Frühwarnsystem. Sie stellt eine enorme Herausforderung insbesondere für die Lokalregierungen auf Distriktebene dar. Die Einführung einer Tsunami-Frühwarnung auf der lokalen Ebene erfordert die Entwicklung von Vorbereitungsplänen. Deren Entwicklung, insbesondere für Ballungsgebiete wie Padang oder Süd-Bali, müssen auf wissenschaftlich fundierten Risikoanalysen, aber auch auf politischen Abstimmungsprozessen basieren. Dazu gehören auch Aktivitäten des Katastrophenschutzes und präventive Maßnahmen wie Baunormen oder die Erstellung von Flächennutzungsplänen.

Der wohl wichtigste Aspekt des Systems betrifft die eigentliche Frühwarnung der Bevölkerung. Damit bei den extrem kurzen Frühwarnzeiten überhaupt wirksame Maßnahmen ergriffen werden können, muss das Bewusstsein über die latente Gefährdung und mögliche präventive Schutzmaßnahmen bei der Bevölkerung geweckt und gestärkt werden (Awareness). Darüber hinaus muss dafür gesorgt werden, dass im Alarmfall die Bevölkerung die richtige Reaktion zeigt (Preparedness). Dies wird durch regelmäßige Evakuierungsübungen und Informationsveranstaltungen sowie durch die ständige Vermittlung des Sachverhalts im Schulunterricht erreicht.

Fortlaufende Optimierung

Unter Mithilfe verschiedener deutscher Forschungseinrichtungen wird das Tsunami-Frühwarnsystem fortlaufend optimiert. Die für das System mit deutscher Hilfe erstellten Komponenten werden am 29.3.2011 der indonesischen Regierung durch den Parlamentarischen Staatssekretär im BMBF, Thomas Rachel, übergeben. Das deutsch-indonesische Tsunami Frühwarnsystem ist Hauptbestandteil eines Gesamtkonzeptes für ein Tsunami Frühwarnsystem im Indischen Ozean, dessen Aufbau UNESO/IOC (die Zwischenstaatliche Ozeanographische Kommission) koordiniert. Deutschland hat bereits rund 55 Millionen Euro zum Aufbau und zur Optimierung des Systems beigetragen. Partner bei der Entwicklung des Tsunami-Frühwarnsystems sind auf deutscher Seite neben dem GFZ das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), die Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ), das Helmholtz-Zentrum Geesthacht, das Zentrum für Material- und Küstenforschung, das Konsortium Deutsche Meeresforschung (KDM), das Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) sowie die Universität der Vereinten Nationen, Institut für Umwelt und Menschliche Sicherheit (UNUEHS).