Strand als Messlatte macht lokale Gezeitenverhältnisse sichtbar

Forschende der Technischen Universität München und der University of Oxford haben eine Methode vorgestellt, mit der sich Gezeitenunterschiede entlang von Küstenbuchten deutlich feiner erfassen lassen als mit bisherigen Satellitendaten. Indem sie die auf Satellitenbildern sichtbare Wasserlinie mit der Neigung des Strandes verbinden, erreichten sie eine räumliche Auflösung von rund 100 Metern und konnten an einem neuseeländischen Küstenabschnitt über 90 Kilometer Unterschiede von fast einem Meter nachweisen. Die Technik könnte dort helfen, wo Messnetze fehlen und präzisere lokale Vorhersagen nötig sind.

Wie die Methode funktioniert

Statt die Wassertiefe direkt zu messen, nutzen die Forschenden die Position der Wasserlinie auf Luft- und Satellitenbildern als Referenz und setzen diese in Relation zur Hangneigung des Strandes. Aus der Lage der Wasserlinie lässt sich so auf den Meeresspiegelstand schließen. Gegenüber herkömmlichen Satellitenaltimetrie Daten in Küstennähe steigt die räumliche Auflösung damit erheblich an: Während bisherige Satellitendaten Küstenbereiche oft nur in einem Abstand von etwa 10 Kilometern auflösen, liefert die neue Methode Informationen bis auf circa 100 Meter.

Ergebnisse und Bedeutung für Küstenschutz und Schifffahrt

In einer Fallstudie an einem Strand in Neuseeland zeigten die Forschenden entlang einer 90 Kilometer langen Küste lokale Gezeitenunterschiede von nahezu einem Meter. Solche kleinräumigen Variationen können laut den Autorinnen und Autoren entscheidend sein, wenn es um die Frage geht, ob benachbarte Gebiete bei demselben Sturm überflutet werden oder verschont bleiben. Thomas Monahan von der University of Oxford sagte, dass die Untersuchung belege, dass sich die Gezeiten über relativ kurze Entfernungen deutlich unterscheiden können und dass genauere lokale Vorhersagen dadurch möglich würden. Kleinräumige Angaben könnten demnach für Bewohnerinnen und Bewohner vor Ort konkretere Erwartungen an den jeweiligen Strand liefern.

Michael Hart Davis vom Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut der TUM verwies darauf, dass die Kombination von Satellitenabdeckung und der Genauigkeit lokaler Pegel neue Nutzungen erlauben könne. Die Methode eröffne Möglichkeiten für die Navigation entlang der Küste und die bessere Abschätzung von Flutrisiken, etwa wenn starker Regen, Sturmflut und Flusshochwasser zusammenwirken. Auch die Einschätzung, ab wann Salzwasser in Grundwasserbereiche eindringen kann, ließe sich verbessern.

Datenbasis und Ausblick

Für die Entwicklung nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Satellitenbilder aus mehr als vierzig Jahren aus dem Landsat Programm der NASA und des US Geological Survey. Sie sehen die lange Zeitreihe als Grundlage dafür, die Methode weiter zu verfeinern und künftig auch Prognosen zu erstellen. Zusätzliche Beobachtungen aus Programmen wie Copernicus Sentinel 2 könnten nach Ansicht der Forschenden die räumliche und zeitliche Abdeckung weiter erhöhen und helfen, Datenlücken an Küsten ohne eigene Pegelstationen zu schließen. Solche Lücken bestehen derzeit in Teilen Afrikas und Südostasiens.

Die Forschenden betonen, dass weitere Arbeit nötig ist, um die Methode in operationalen Vorhersagesystemen zu verankern. Erste Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass Satellitenbilder in Kombination mit lokalen Geländedaten eine kostengünstige Ergänzung zu traditionellen Pegelmessungen darstellen könnten.

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