Bathymetrie

Die genaue Kenntnis der Morphologie entlang eines Kontinentrandes und der hereinkommenden ozeanischen Platte ist essentiell für das Verständnis von Subduktionsprozessen. An Subduktionszonen treten große Erdbeben auf, die Tsunamis erzeugen können. Notwendige Voraussetzung für die detaillierte Modellierung der Ausbreitung von Tsunamiwellen ist die Kenntnis der Meeresbodentopographie. Zusätzlich dient die Bathymetrie im Flachwasserbereich der Küstenregion von Westindonesien der Berechnung von Wellenhöhen der  einfallenden Tsunamis für die Küstenbereiche. Die betroffenen Küstenstreifen können dann im Ernstfall gezielt evakuiert werden. Die detaillierte Kartierung des Meeresbodens ist daher notwendig, um ein genaues Bild der Meeresbodenmorphologie zu erhalten.

Im Rahmen von GITEWS sind für die Kartierung des Meeresbodens zwei Systeme vorhanden. Das Kongsberg-Maritime EM 120-System, ein Tiefenwasser-Multibeam-Echolotsystem, ist auf dem deutschen Forschungsschiff SONNE installiert. Dieses ermöglicht die akkurate bathymetrische Kartierung bis in größtmögliche Wassertiefen. Das Seabeam 1050 D, ein Multibeam-System für den Flachwasserbereich und mittlere Wassertiefen, wurde auf dem indonesischen Forschungsschiff Baruna Jaya IV in Betrieb genommen. Damit können die küstennahen Regionen mit Wassertiefen von 0 - 3000 m entlang des Kontinentalrandes kartiert werden. Beide Systeme bestehen aus zwei linearen Transducer-Anordnungen mit unterschiedlichen Einheiten zur Abstrahlung und Aufnahme. Die nominale Arbeitsfrequenz des EM 120 ist 12 kHz mit einem maximalen Öffnungswinkel von 150° und 191 Strahlen per Ping. Das Seabeam 1050 D arbeitet mit einer nominalen Frequenz von 50 kHz in mittleren und 180 kHz in flachen Wassertiefen. Dabei ist der maximale Öffnungswinkel ebenso 150° jedoch bei 126 Strahlen per Ping. Die Wassertiefe errechnet sich über die Zweiweglaufzeit und den Abstrahlwinkel jedes einzelnen Strahls. Dabei muss die Strahlenbrechung durch Schallgeschwindigkeitsänderungen in der Wassersäule berücksichtigt werden.  Die Datenaufnahme erfolgt bei einer konstanten Schiffsgeschwindigkeit von 10 Knoten. Damit wird gute Datenqualität und die lückenlose Abdeckung des Bodens entlang eines Profils gewährt. Verlässliche Berechnungen der Tiefenwerte werden durch regelmäßig durchgeführte Pitch- und Roll-Kalibrierungen, sowie Wasserschallprofile erzielt. Das Prozessieren der Daten ist ebenso wichtig, um Artefakte und Ausrutscher zu entfernen und somit die Datenqualität zu verbessern. Anhand dieser bereinigten Daten kann man bathymetrische Karten höherer Auflösung erstellen. Die horizontale Auflösung der Daten ist besser als 100 m im Tiefen- und besser als 3 m im Flachwasser. Vertikal ist die Auflösung besser als 0,5% der jeweiligen Wassertiefe.

Die koordinierte Datenaufnahme entlang des Kontinentalrandes von Westindonesien ermöglicht die Abdeckung großer Bereiche. Die Daten, die mit dem Forschungsschiff SONNE aufgenommen wurden, sind in der Abbildung zu sehen. Bei zukünftigen Ausfahrten Fahrten, z.B. um weitere GPS-Bojen und Ozean-Boden-Einheiten auszusetzen, werden noch vorhandene Lücken geschlossen werden.