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PROTECTS

19.09.2014 :: English :: Druckversion
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Konzept

Neue wissenschaftliche Verfahren und neuartige Technologien unterscheiden dieses System von den bisherigen Tsunami-Warnsystemen. Aufgrund der speziellen geologischen Situation in Indonesien ergab sich, dass die bisher benutzten Systeme, wie etwa das Pazifische Tsunami-Warnsystem, für Indonesien nicht optimal sind. Die Erdbeben im Indischen Ozean vor Indonesien entstehen entlang einer Subduktionszone, dem Sundagraben, der sich bogenförmig von der Nordwestspitze Sumatras bis Flores im Osten Indonesiens erstreckt. Entsteht hier ein Tsunami, laufen die Wellen im Extremfall innerhalb von 20 Minuten an der Küste auf, so dass nur sehr wenig Zeit für eine Frühwarnung bleibt. Diese Rahmenbedingung lag daher der Konzeption des gesamten Systems zugrunde.

Technisches Konzept von GITEWS

Status des Projekts

Das deutsch-indonesische Tsunami-Frühwarnsystem für den Indischen Ozean (GITEWS) wurde am 29. März 2011 vollständig an Indonesien übergeben und hat seine volle Funktionsfähigkeit bereits bei mehreren starken Erdbeben und Tsunami bewiesen. Tsunami-Warnungen werden in weniger als fünf Minuten nach einem See-Beben ausgegeben, gefolgt von Aktualisierungen oder einer Entwarnung.

GITEWS wurde erfolgreich abgeschlossen. Es kann sehr schnell und präzise warnen oder entwarnen, auch seine gegebene Ausbaufähigkeit für den gesamten Indik ist Teil dieser Entwicklungsarbeit. Im Warnzentrum in Jakarta, das bei dem Indonesischen Dienst für Meteorologie und Geophysik BMKG angesiedelt ist,  arbeiten über 30 Personen im 24/7-Schichtdienst. Das System wurde international evaluiert und dabei als eines der modernsten Tsunami-Warnsysteme weltweit eingestuft.

Warnsystem

Die geologische Situation Indonesiens mit extrem kurzen Zeiten (30 bis 40 Minuten) zwischen Erdbeben und Eintreffen eines Tsunami an der Küste erforderte einen völlig neuen Ansatz in der Konzeption der Tsunami-Frühwarnung. Das System beruht auf über 300 unterschiedlichen landgestützten Sensorsystemen. Die Warnung erfolgt auf Basis einer sehr schnellen, präzisen Erdbebenerfassung und –auswertung, die das Kernstück des Warnsystems bildet. Die schnelle Bestimmung von Erdbebenparametern (Lage, Tiefe, Magnitude) durch 160 Seismometer an Land ist die erste und wichtigste Grundlage für die Tsunamivorschau durch Modellierung und die darauf beruhende Generierung einer Warnmeldung. Dieses erste Lagebild wird in der Folge durch zusätzliche Daten von GPS-Stationen und Küstenpegeln entlang der Küste Indonesiens weiter erhärtet. Der Nachweis eines Tsunami erfolgt mit Küstenpegeln, die ebenfalls mit GPS-Sensoren ausgerüstet sind.

In die Entwicklung des Gesamtsystems flossen stets die neuesten Forschungsergebnisse ein. So konnte mit dem seismologischen Auswertesystem SeisComP3 ein neues, schnelles und robustes Verfahren zur Bestimmung von Erdbebenparametern entwickelt werden, das mittlerweile in nahezu allen Anrainerstaaten des Indischen Ozeans sowie anderen Ländern weltweit eingesetzt wird (insgesamt nutzen ca. 40 Nationen SeisComP3). Ein ebenfalls völlig neuer Ansatz ist die Nutzung von GPS-Messungen zur präzisen Bestimmung der Deformation der Erdkruste, woraus sich ebenfalls sehr schnelle Aussagen über den Bruchmechanismus und damit eine mögliche Tsunami-Entstehung ableiten lassen.

Die innovative Konzeption des Systems ermöglicht eine Auswertung der Messdaten aller Sensoren in kürzester Zeit, so dass bereits nach weniger als fünf Minuten eine verlässliche Tsunami-Warnung erfolgen kann. Für die indonesischen Hauptinseln verbleiben damit etwa 30 Minuten Vorwarnzeit. Die Sumatra vorgelagerten kleinen Inseln entlang des Sundabogens liegen in direkter Nähe der Erdbebenherde, eine Warnung über das Warnzentrum in Jakarta ist hier aufgrund der minutenkurzen Zeit bis zum Eintreffen eines Tsunami nicht immer möglich; hier muss vor allem durch Schulung und Training der Bevölkerung vorgesorgt werden.

Bojensystem

Tsunamibojen (auch Tsunameter genannt) sind keine eigenständigen WARNsysteme! In allen Tsunami-Warnsystemen weltweit sind sie MESSinstrumente zum Nachweis eines Tsunami. Die wichtigste Information, nämlich die schnelle Erdbebenlokation und Magnitude, ohne die man weder eine Simulation der Lage noch eine Warnung erstellen kann, können Bojensysteme NICHT liefern.

Zu Beginn des Projekts wurden Bojensysteme mit eingeplant, weil sie zum „klassischen“ Instrumentarium der existierenden Tsunami-Warnsysteme gehörten. Die im Rahmen von GITEWS entwickelten Bojensysteme gehören zu den modernsten weltweit. Im Laufe des Projekts stellte sich schnell heraus, dass die Bojeninformation für die in Indonesien notwendige schnelle Warnung (5 Minuten nach dem Erdbeben) nicht rechtzeitig vorliegen kann, aber gleichwertige Informationen in der notwendigen kurzen Zeitspanne durch die Integration von landgestütztem GPS als innovativem Element erreicht werden können. Die Bojen müssen, um wenigstens innerhalb der ersten 10 Minuten nach einem Beben Informationen liefern zu können, sehr nahe an der Erdbebenzone und damit nahe der Küste von Indonesien verankert werden. Unterschätzt wurde dabei die Möglichkeit des „Vandalismus“ durch Fischer, die die Bojen als Festmacher nutzen, und der dichte Schiffsverkehr nahe der Küste.

Ozeanographische Instrumente sind insbesondere bei der Wartung sehr kostenintensiv. Bei der Kostenkalkulation für den Betrieb und die Wartung des indonesischen Gesamtsystems kommt heraus, dass allein die Wartung und Betrieb der Bojensysteme (20 Stück, dabei 10 aus Deutschland) genauso viel kostet wie alle anderen ca. 300 an Land installierten Messinstrumente. Eine Kosten/Nutzenrechnung unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Bojendaten für die erste und wichtigste Warnmeldung in der Regel zu spät kommen, und unter Berücksichtigung der eingeschränkten Verfügbarkeit der Systeme durch den Vandalismus und aufwändige Wartung, hat dann zu der Entscheidung geführt, die Bojensysteme für die Frühwarnung in Indonesien nicht mehr zu berücksichtigen. Durch Entwicklung und Ausbau des neuartigen landgestützten Messsystems sind die Hochseebojen für die Tsunamifrühwarnung für Indonesien nicht mehr nötig.

Die im Rahmen von GITEWS entwickelten Bojensysteme wurden zu einem eigenständigen, innovativen Messsystem mit GPS-Sensoren zum Nachweis eines Tsunami im freien Ozean weiterentwickelt. Als solche können sie im Indik – wie in den anderen Weltmeeren- sinnvoll und verlässlich eingesetzt werden, wenn Betrieb und Wartung technisch, organisatorisch und finanziell gesichert werden.

Capacity Development

Es gibt keinen vollständigen Schutz vor Naturkatastrophen, das gilt auch für große Tsunami. Die indonesischen Hauptinseln haben an ihren Küsten mit extrem kurzen Vorwarnzeiten von rund 30 Minuten zu kämpfen, auf den Sumatra vorgelagerten Inseln gibt es faktisch kaum Vorwarnzeit. Dass Millionenstädte wie etwa Padang an der Südküste Sumatras nicht in einer solchen Zeitspanne evakuiert werden können, liegt auf der Hand. Man muss also die Bevölkerung trainieren (Evakuierungen) sowie mit Infrastrukturmaßnahmen wie technischen Schutzbauten (vertikale Evakuierungsmöglichkeiten in Strandnähe, Sheltergebäude, …) vorsorgen und Katastrophenschutzpläne entwickeln und umsetzen.

Diese unter dem Begriff „capacity development“ zusammengefassten Aktivitäten sind ein integraler Bestandteil eines nachhaltigen und wirkungsvollen Frühwarnsystems. Ohne entsprechende Präventivmaßnahmen und effiziente Ausbildungs- und Trainingsmaßnahmen nutzt die beste Messtechnik nichts. In Indonesien wurde dieses Capacity Development bereits während des GITEWS Projekts mit deutscher Unterstützung angegangen.

Wissenschaftler, Katastrophen­management, nationale und lokale Verwaltung und lokale Bevölkerung müssen geschult werden, was bei einem Starkbeben und einer Tsunamiwarnung zu tun ist und welche präventiven Maßnahmen getroffen werden können. Die Erdbebentragödie von Japan im März 2011 hat gezeigt, welche schadensminimierende Wirkung Vorbeugung und Trainingsmaßnahmen selbst bei großen Katastrophen haben können. Im GITEWS-Projekt wurden Capacity Development Maßnahmen in drei Testregionen (Padang, Sumatra; Cilacap, Südjava; Kuta/Sanur, Bali) mit den lokalen Behörden und der lokalen Bevölkerung entwickelt und als bindend festgeschrieben. Dazu gehören die Aufklärung über die Funktionsweise des Frühwarnsystems, die Definition von Gefährdungskarten als Grundlage für Evakuierungspläne, Evakuierungsrouten sowie für die zukünftige Infrastrukturplanung. Es wurden gemeinsam mit den indonesischen Partnern lokale Kommunikationsmittel (Sirenen, Lautsprecher, Polizei, lokale Radio- und Fernsehsender) identifiziert, lokale Desaster-Management-Organisationen (DMOs) aufgebaut und trainiert sowie klare Mandate im Warnprozess definiert. Letztlich wurde der gesamte Ablauf einer Tsunamiwarnung bis hin zur Räumung des Küstenabschnitts durchgespielt und geübt. Parallel dazu wurde die Entscheidungs- und Alarmierungskette von der nationalen bis hinunter auf die lokale Ebene definiert und festgelegt. Das Projekt GITEWS hat damit die Grundlagen für die nationale Katastrophenmanagement-Strategie Indonesiens gelegt.

Dieses Capacity Development muss nun für einen nachhaltigen Erfolg des Frühwarnsystems in Indonesien weiter entwickelt und breit etabliert werden. Im BMBF-finanzierten Folgeprojekt PROTECTS werden in der näheren Zukunft zusammen mit der neu gegründeten indonesischen Desastermanagement-Behörde BNPB die in den Testregionen entwickelten Strategien und Maßnahmen in Kooperation mit der Indonesischen Akademie der Wissenschaften LIPI landesweit in die Breite getragen.

Darüber hinaus werden in PROTECTS die Wissenschaftler und Ingenieure des Warnzentrums einer intensiven und umfassenden Schulung über das Warnsystem, dessen Betrieb und dessen Wartung unterzogen.