Schweremessungen auf der Nordsee – die Dritte

Für die Bestimmung des Höhennulls im Meeresbereich sind Messungen der Schwerebeschleunigung nötig. Gemeinsam mit den Partnern BSH, GFZ und TU Darmstadt führt das BKG daher seit 2021 Schweremessungen auf der Nordsee durch. Vom 1. bis 10. August 2023 findet von Bremerhaven und Helgoland aus die dritte Kampagne per Schiff statt.

Ob bei der präzisen Vermessung des Meeresbodens oder für Planung, Bau und Wartung von Offshore-Anlagen (z.B. Windparks) – heute nutzt man dafür die bekannten Satellitensysteme wie GPS oder Galileo. Dabei wird die dreidimensionale Position in Bezug auf ein globales Koordinatensystem bestimmt. Mit speziellen geodätischen Verfahren ist dies sogar mit Zentimetergenauigkeit möglich.

Der Meeresspiegel wird vor allem durch die ungleichmäßige Schwerkraft der Erde geformt. Damit man mit den rein geometrischen Satellitenmessungen auch genaue Höhen über dem Meeresspiegel bestimmen kann, stellt das BKG gemeinsam mit seinen Partnern ein sogenanntes Quasigeoidmodell als Höhenbezugsfläche bereit. Das Modell beschreibt die Abweichungen des für Deutschland gültigen Höhenniveaus (Amsterdamer Pegel, NAP) von der Referenzfläche (Ellipsoid) der Satellitenmessungen. Diese betragen an den deutschen Küsten zwischen 35 und 41 Meter. Die aktuelle Version GCG2016 ist seit 1. Juni 2023 als Open Data verfügbar. (Zum Quasigeoidmodell)

Grundlage für die Berechnung des Quasigeoidmodells sind Informationen über die lokale Schwerebeschleunigung, kurz Schwere. Im Bereich der Nordsee stammen die bisher verfügbaren Schweremessungen aus unterschiedlichen Quellen. Sie sind jedoch unregelmäßig verteilt, teils veraltet und weichen mitunter systematisch voneinander ab. Sie genügen daher nicht den Anforderungen, um das Quasigeoid mit der gleichen Genauigkeit wie an Land (ca. 1 cm) zu berechnen.

2014 und 2015 wurden bereits Messungen im norddeutschen Wattenmeer und vor den nordfriesischen Inseln durchgeführt. Seit 2021 laufen die Arbeiten zur großflächigen Neuvermessung der Nordsee. In diesem Jahr liegt der Fokus noch einmal auf dem Gebiet nordwestlich von Helgoland, wo Datenlücken geschlossen und bestehende Daten überprüft und ggf. angepasst werden sollen. Mit 350 bis 400 km Entfernung vom Festland stellt der sogenannte Entenschnabel, der äußerste Winkel der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), eine besondere logistische Herausforderung dar.

Die Messungen in diesem Jahr dienen daher weiteren Ergänzungen und Kontrollen, um die Datenqualität sicherzustellen. Laut Plan wird das Vermessungs-, Wracksuch- und Forschungsschiff (VWFS) WEGA des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) am 1. August 2023 in Bremerhaven auslaufen.

Angesichts der Messbedingungen in der Nordsee tragen gleichzeitige Messungen mehrerer Instrumente wesentlich zur Qualitätssicherung bei. In den folgenden 10 Tagen werden daher wieder die Spezialisten vom Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) sowie dem Fachgebiet Physikalische Geodäsie und Satellitengeodäsie (PSGD) der TU Darmstadt mit ihren Instrumenten die Schweremessungen an Bord durchführen. Zusätzlich setzt auch das BKG erstmals ein eigenes auf Inertialsensoren basierendes Strap-Down-Gravimeter ein.

Weiterführende Links

Höhenbezugsfläche von Deutschland
BSH - Seevermessung
BSH - Schiffe
GFZ - Finalising Surveys for the Baltic Motorways of the Sea (FAMOS)
TU Darmstadt - Strapdown Gravimetrie