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Modellierung von Extremereignissen

Diberitakan Oleh VolskwagenStiftung Pada 31 Januari 2013

31. Januar 2013

Aus Anlass des vom 13. bis 15.2.2013 in Hannover stattfindenden Symposiums “Extreme Events” sprachen wir mit Mitorganisator Prof. Dr. Jörn Behrens von der Universität Hamburg, KlimaCampus, über die Chancen und Risiken der Modellierung von Extremereignissen.

Foto: privat

Foto: privat

Was verbirgt sich hinter dem Forschungsfeld “Modellierung von Extremereignissen”?

Die Projekte, die dieses Forschungsfeld auf dem Symposium “Extreme Events” Mitte Februar in Hannover vertreten werden, stellen diverse Aspekte sowohl der Modellierungsmethoden als auch der untersuchten Extremereignisse dar. So wird mit stochastischen Modellen das Auftreten von extremen Niederschlägen erklärt, mittels Laborexperimenten und Vergleichen mit mathematischen Modellen die Selbstentzündung von Lithium-Batterien studiert oder mit Hilfe gekoppelter deterministischer Computersimulationen die Ausprägung von extremen Tsunami-Ereignissen untersucht. Allen diesen Forschungsprojekten gemeinsam ist die Anwendung von mathematischen Modellen als Erklärungshilfe für extrem seltene Ereignisse mit extremen Auswirkungen.

Wer kann mit den Ergebnissen etwas anfangen und für welche Zwecke?

Der Nutzen dieser Forschungsprojekte ist so vielfältig wie die Projekte selbst. Nehmen wir z.B. das Erdbeben und den anschließenden Tsunami, der vor zwei Jahren in Japan verheerende Schäden angerichtet und sogar zur Atomkatastrophe von Fukushima geführt hat. Hier waren Fachleute überrascht vom Ausmaß des Erdbebens und der Wellenhöhe. Heute verstehen wir schon besser, welche Bruchmechanismen in der Erdkruste zu sehr großen Wellen führen. Das erlaubt uns genauere Projektionen, die wiederum der Gefahrenabschätzung, der Vorbereitung auf und dem Schutz vor solchen Ereignissen dienen.

Ein Ausschnitt aus einer Simulation des Tsunamis vom 26.12.2004. Zu sehen ist die Abweichung vom mittleren Wasserstand in Metern; der Ausschnitt zeigt die Situation knapp zwei Stunden nach dem auslösenden Erdbeben (Simulation: Widodo Pranowo und Jörn Behrens).

Ein Ausschnitt aus einer Simulation des Tsunamis vom 26.12.2004. Zu sehen ist die Abweichung vom mittleren Wasserstand in Metern; der Ausschnitt zeigt die Situation knapp zwei Stunden nach dem auslösenden Erdbeben (Simulation: Widodo Pranowo und Jörn Behrens).

Wie präzise können Vorhersagen über Katastrophen wie Erdbeben oder Tsunamis auf Grundlage der Computermodelle gemacht werden?

Die Vorhersage von Erdbeben wird auch in absehbarer Zeit nicht möglich sein. Allerdings erlauben uns die neuen Modelle eine deutlich verbesserte Abschätzung des potentiellen Verhaltens. Denn jetzt können mehr relevante Prozesse in der Simulation berücksichtigt werden, beispielsweise die Bruchmechanik in der Erdkruste, die Wellenausbreitung in der Wassersäule und die Auflaufprozesse an Land. Doch kommt es nicht nur darauf an, das einzelne Ereignis genau zu berechnen, sondern auch die Eintrittshäufigkeit abzuschätzen. Auch hier ist die Modellierung hilfreich, da sie uns eine Art virtuelles Labor zur Verfügung stellt, mit dem wir viele solcher Extremereignisse im Modell erzeugen können.

Welche Hürden gibt es bei der Modellierung von Extremereignissen?

Die Schwierigkeiten sind immer noch vielfältig. Die statistischen Methoden für extreme Ereignisse sind noch immer nicht so weit entwickelt, dass sie für alle Fälle zuverlässig arbeiten. Für die deterministische Modellierung fehlen uns häufig noch ganz grundlegende Kenntnisse: Viele der Prozess-Wechselwirkungen, beispielsweise der Bruchmechanik und der Wellenanregung bei Tsunamibeben, sind noch nicht verstanden und können auch noch nicht mathematisch in die Modellbildung integriert werden. Darüber hinaus fehlen häufig Daten von Extremereignissen, da sie extrem selten auftreten.

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The South China Sea – Indonesian Seas Transport / Exchange and Impacts on Seasonal Fish Migration (SITE) Workshop, China

Berita diterbitkan pada: Jumat, 09 Desember 2011
Pada akhir November lalu, Kepala BPOL Dr.rer.nat. Agus Setiawan dan Kasie Yantek, Bambang Sukresno, M.Si berkesempatan mengunjungi negeri matahari terbit, China. Kunjungan kedua pejabat BPOL ini dalam rangka menghadiri workshop “The South China Sea – Indonesian Seas Transport / Exchange (SITE) and Sunda Dynamics, and Their Impacts on Seasonal Fish Migration” yang diselenggarakan di Qingdao pada 27 – 28 November 2011. SITE merupakan salah satu program kerjasama antara China (FIO – SOA) dengan Indonesia (Balitbang KP) yang telah sukses diimplementasikan selama lima tahun terakhir.Dalam workshop tersebut dibahas tentang perkembangan program SITE: bagaimana perkembangan sains terbaru dalam oseanografi fisik di Laut China Selatan dan Perairan Indonesia. Sebelas peneliti dari China, Indonesia, USA dan Korea diundang untuk memberikan presentasi.

Acara pembuka dipimpin oleh Prof. Guohong Fang, chief scientist of SITE project of China side, First Institute of Oceanography (FIO), SOA. Prof. Fangli Qiao, Deputy Director of FIO, memberikan ucapan selamat datang pada Badan Penelitian dan Pengembangan Kelautan dan Perikanan (Balitbang KP), Indonesia; Lamont Doherty Earth Observatory (LDEO), Columbia University, USA; Sungkyunkwan University, Korea; dan delegasi dari FIO. Beliau juga menyoroti perkembangan terakhir yang telah diambil oleh para peneliti dari Indonesia, USA dan China dalam kerangka program SITE yang telah berlangsung. Beliau juga menyarankan diskusi mendalam selama tiga hari berikutnya untuk memperkuat kerjasama multilateral dan mengharapkan pencapaian yang lebih besar. Dalam kesempatan ini, Dr. Widodo Setiyo Pranowo, P3SDLP menjelaskan rencana program dalam Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Laut dan Pesisir serta memberikan beberapa saran untuk rencana studi ke depan terkait dengan program SITE.
Mengikuti peraturan baru di Balitbang KP, program SITE tidak akan lagi dikelola oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Laut dan pesisir (P3SDLP). Program ini selanjutnya akan dikelola oleh Pusat Pengembangan dan Perekayasaan Teknologi Kelautan dan Perikanan (P3TKP). Terkait dengan Implementation Agreement (IA) SITE yang akan berakhir pada 2011 ini, draft IA SITE terbaru telah disiapkan dan rencananya akan ditandatangani pada 5th China-Indonesia Joint Workshop di Xiamen, 15 – 16 Desember mendatang.
Beberapa peneliti yang memberikan presentasinya pada acara workshop :

  1. Prof. Choi ByungHo, Sungkyunkwan University, Korea : Regional Ocean Tide Simulator for the South China Sea
  2. Prof. Guohong Fang, FIO : South China Sea General Circulation
  3. Dr. Dwi Susanto, LDEO : The Preliminary Results of Sunda and Karimata Strait Observation
  4. Dr. Zexun Wei, FIO : Tide and Tidal Current Observation in the Karimata Strait
  5. Dr.rer.nat. Agus Setiawan, BPOL : Ocean Dynamics in Karimata Strait using HAMSOM Model.

Sumber: http://www.brok.kkp.go.id/news/284/