GNSS Bojen

Die Erfassung und Verfolgung der Ausbreitung von Tsunamis ist ein wesentliches Element in Frühwarnsystemen. Aus der Erfahrung des GFZ in der Entwicklung und dem Betrieb von GNSS-Bojen zur Kalibration von Satellitenradaraltimetern heraus wurden diese Bojen für den Betrieb im deutschen Beitrag GITEWS für das indonesische Tsunamifrühwarnsystem weiterentwickelt. Die von Deutschland bereitgestellten Bojen wurden erfolgreich vor den Küsten Sumatras und Javas eingesetzt.

Die Bojen, mit einer Höhe von 7m und einem Durchmesser von 2m, wurden ca. 80 bis 150 Seemeilen vor der Küste in bis zu 6km tiefen Gewässern verankert. Jede Boje ist mit einem hochgenauen geodätischen Empfänger (Septentrio PolarX3), einem dynamischen Bewegungssensor und drei Eintauchtiefensensoren ausgestattet. Dazu kommen umfangreiche meteorologische Sensoren, die weitere wichtige wissenschaftliche Daten erfassen. Die Bojen, die ausschließlich über Solarenergie betrieben werden, können Windstärken bis Bf12 problemlos überstehen. Im Bojeninneren übernimmt ein Mini-PC (PC104) den automatischen Betrieb, die Datenerfassung und die Kommunikation zum Warnzentrum.

Der Informationstransfer an Land ist der kritischste Teil des Systems, da alle Informationen im Warnfall schnell und vollständig übermittelt werden müssen. Deshalb wurden in jede Boje drei unterschiedliche und unabhängige Kommunikationssysteme integriert: INMARSAT’s BGAN, ein Iridium-Satellitentelefon und der in Asien verfügbare INMARSAT PASTI Service. Damit ist die Boje in der Lage, einen vollständigen 24/7-Betrieb zu gewährleisten. Sobald im Tsunamifrühwarnzentrum ein Alarm ausgelöst wird, können die Bojen in den Tsunamimodus versetzt werden und Informationen liefern.

Die GNSS-Daten werden mit 1Hz aufgezeichnet, aber auf 1/3Hz reduziert. Meteorologische Informationen stehen minütlich zur Verfügung. Im Fall eines Tsunami werden die GNSS-Daten der letzten Stunde übertragen und dann kontinuierlich aufdatiert, um den Verlauf des Tsunami zu erfassen. Die GNSS-Daten werden als Basislinie in Referenz zu einer der zahlreichen GNSS-Landstationen berechnet. Um das Tsunamisignal zu extrahieren, werden die Daten gefiltert und dann analysiert. Die abgeleitete Welleninformation kann dann im Warnzentrum bewertet werden.

Anmerkung: Die GNSS-Bojen werden nicht weiter im InaTEWS-System betrieben.

Ein weiteres Einsatzgebiet der GNSS-Technologie auf Bojen eröffnen Flußbojen, die gemeinsam mit der Sektion 5.4 entwickelt und dort betrieben werden. Die leichten Bojen, die von zwei Personen ausgebracht werden können, erfassen den Wasserstand und Fließparameter des Mekongs. Sie bieten eine gute Möglichkeit Pegelsysteme zu ersetzen, die in Deltas schwer zu betreiben sind. Die GNSS-Daten werden über einen 2.4GHz-Link an eine Basisstation übertragen und von dort an das Auswertezentrum weitergeleitet.