Komm Blog | 31. März 2011 | von Stefan Dech

Reifeprüfung – Vom Aufbau des deutsch-indonesischen Tsunami-Frühwarnsystems

Am 26. Dezember 2004 zerstörte ein verheerender Tsunami große Teile der Küsten im Indischen Ozean. Wahrscheinlich mehr als 250.000 Menschen verloren ihr Leben, weil es kein Frühwarnsystem gab. Die Bundesregierung beschloss daher wenig später, gut 50 Millionen Euro für den Aufbau eines Tsunami-Frühwarnsystems in Indonesien, dem am stärksten betroffenen Land, bereitzustellen. Wissenschaftler deutscher Großforschungszentren stellten daraufhin den politischen Entscheidern ein innovatives Konzept für ein solches System vor. Von der Machbarkeit überzeugt, förderte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fortan das Projekt namens GITEWS (German-Indonesian Tsunami Early Warning System) als Verbundprojekt unter Leitung des Deutschen Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ).

Am 29. März 2011 wurde nach sechs Jahren Entwicklungs- und Aufbauzeit das Frühwarnsystem in Jakarta vom Parlamentarischen Staatssekretär des BMBF, Herrn Thomas Rachel, in einer feierlichen Zeremonie an das indonesische Wissenschaftsministerium RISTEK übergeben. Begleitet wurde Herr Thomas Rachel von einer deutschen Delegation, der ich angehören durfte.

Für mich schloss sich dabei ein Kreis. Noch gut kann ich mich an die erste "Fact-Finding-Mission" in Jakarta im Juni 2005 erinnern. Wir waren als DLR verantwortlich für die Entwicklung der Kernkomponente des zukünftigen Warnzentrums in Jakarta – einem neuartigen Entscheidungsunterstützungssystem (DSS, Decision Support System). Fünf lange Tage sprachen wir bei unserem Besuch mit den unterschiedlichsten Ministerien, Behörden und Organisationen. Und es war von da an noch ein langer Weg, bis ein gemeinsames Verständnis bezüglich der Ausrichtung und der Anforderungen an das System entwickelt war. Denn uns war ganz klar, dass wir nicht einfach unsere Vorstellungen durchsetzen konnten, sondern der Erfolg und die Akzeptanz des Systems ganz wesentlich gemeinsame Überzeugungen voraussetzen.

Gruppenfoto der deutschen Delegation mit hochrangigen Repräsentanten indonesischer Forschungseinrichtungen nach Übergabe des Tsunami-Frühwarnsystems (GITEWS) an Indonesien in den Räumlichkeiten von BMKG in Jakarta.
Gruppenfoto der deutschen Delegation mit hochrangigen Repräsentanten indonesischer Forschungseinrichtungen nach Übergabe des Tsunami-Frühwarnsystems (GITEWS) an Indonesien in den Räumlichkeiten von BMKG in Jakarta. Im Vordergrund (1. Reihe, 4. von links) der Leiter der deutschen Delegation, der Parlamentarische Staatssekretär im BMBF, Herr Thomas Rachel. Links neben ihm der indonesische Minister für Forschung und Technik Dr. Suharna Surapranata (RISTEK) und Frau Sri Woro Harijono, die Generaldirektorin von BMKG. Bild: DLR.

Erst nach zwei Jahren stand das indonesische BMKG (Amt für Meteorologie, Klimatologie und Geophysik) als zukünftige Betriebseinrichtung für GITEWS fest. GITEWS sollte außerdem integriert werden in InaTEWS (Indonesian Tsunami Early Warning System), das auch Komponenten anderer Geberländer einschließen sollte. 2008 wurde schließlich das neue Warnzentrum bei BMKG in Jakarta eröffnet. Seine Betriebsräume sind dem Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen nachempfunden. Nicht umsonst hatten wir unseren indonesischen Partnern im Jahr 2006 die Einrichtungen des DLR gezeigt und erläutert. Mit der Eröffnung des Warnzentrums im Jahr 2008 ging auch eine erste Version des Gesamtsystems in den Testbetrieb. Eine erste Etappe war erreicht, aber es lagen noch viele Herausforderungen im Sinne der Systemoptimierung vor uns.

Unser GITEWS-System ist heute weltweit einzigartig in seinem Layout. Es nutzt Daten von Seismometern, GPS-Systemen und Küstenpegelstationen an den Küsten des Sundabogens und vorgelagerter Inseln. Die Besonderheit der indonesischen Situation ist die Nähe der tektonischen Bruchzone zur Küste. Wie in Japan oder vor Chile, können nach einem Erd- bzw. Seebeben im schlimmsten Fall Tsunamiwellen bereits wenige Minuten später das Festland erreichen. Ganz anders als z. B. im zentralen Pazifik. Dort brauchen die Tsunami-Wellen sehr lange, bis sie auf Landmassen treffen. Während im Pazifik die häufig zitierten Bojen eingesetzt werden können, spielen sie für Erdbeben-induzierte Tsunamis in Indonesien eine untergeordnete Rolle.
 
Im GFZ wurden die Algorithmen zur Auswertung der seismischen Messdaten so optimiert, dass bereits vier Minuten nach einem schweren Erdbeben Lokation, Magnitude und Herdtiefe des Bebens vorliegen. Gleichzeitig messen GPS-Systeme die horizontalen und vertikalen Verschiebungen der Erdplatten. Küstenpegel an den vorgelagerten Inseln schlagen aus, noch bevor ein Tsunami das Festland erreicht.

Aber die Frage, ob, wann, wo und wie stark ein Tsunami die Küsten trifft und welche Menschen und Infrastrukturen betroffen sind, kann so noch nicht beantwortet werden. Erst durch die Modellierung der Wellenausbreitung lässt sich der Verlauf des Tsunami vorausberechnen. Dazu braucht man die eingehenden Messdaten des Stationsnetzwerks ebenso, wie Kenntnisse zur Topographie des Meeresbodens, die für GITEWS extra erhoben wurde. Auf Basis der sogenannten Bathymetrie hat das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhafen mehrere Tausend Szenarien vorausberechnet, die alle grundsätzlich denkbaren Situationen repräsentieren.

Blick in das Tsunami-Frühwarnzentrum bei BMKG in Jakarta.
Blick in das Tsunami-Frühwarnzentrum bei BMKG in Jakarta. In der Mitte sieht man die Konsolen des Entscheidungsunterstützungssystems. Dr. Fauzi, zuständiger Direktor beim BMKG (rechts), erläutert den deutschen Gästen die unterschiedlichen Arbeitsplätze. Links neben Dr. Fauzi der Parlamentarische Staatssekretär im BMBF, Herr Thomas Rachel, in Begleitung vom deutschen Botschafter in Indonesien, Herrn Dr. Norbert Baas. Links neben ihm Professor Dr. Reinhard Hüttl, Vorstandsvorsitzender des Deutschen Geoforschungszentrums in Potsdam, Dr. Jörn Lauterjung, GITEWS Projektkoordinator im GFZ und Professor Dr. Stefan Dech, Direktor des DFD im DLR. Bild: DLR.

Die extrem geringen Vorwarnzeiten zur Warnung und Evakuierung der Bevölkerung erforderten  auch in Bezug auf die Lagebilddarstellung einen völlig neuen Ansatz. Hier kommen wir als DLR ins Spiel: die einlaufenden Messdaten und Szenarien fließen in unserem GITEWS DSS (Decision Support System) zusammen. Die Kernaufgabe des DSS ist, den Messdatenstrom mit den Szenarien zu vergleichen und das wahrscheinlichste Szenario auszuwählen. Spätestens 4-6 Minuten nach einem schweren Beben muss diese Entscheidung feststehen. An vier Monitoren mit genau definierten Inhalten sowie an den Großbildschirmen bekommen die diensthabenden Beamten im Warnzentrum einen optimalen Überblick. Das DSS bereitet für sie selbständig alle Warnmeldungen vor, gegliedert für verschiedene Küstenabschnitte und in unterschiedlichen Warnstufen. Dabei berücksichtigt es auch Risiko- und Vulnerabilitätsmodellierungen für besonders gefährdete Küstenabschnitte, die wir im Vorfeld mittels Satellitendaten und weiteren Geoinformationen erstellt haben. Dennoch hat der Mensch stets die letzte Entscheidung. Sollten die Empfehlungen des Systems aus Spezialistensicht einmal nicht plausibel sein, kann das System "überstimmt" werden.

Für uns im Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum des DLR und für mich selbst war und ist dieses Projekt ein ganz Besonderes. Nirgendwo sonst konnten wir geowissenschaftliches und Ingenieur-Know How aus der Erdbeobachtung so wirksam zum Wohle des Menschen einsetzen. Dass dies auch eine große Verantwortung für jeden einzelnen Projektmitarbeiter in unserem Institut bedeutet, ist klar. Aber uns eint die Gewissheit, dass mit Hilfe von GITEWS die Anzahl möglicher Opfer eines großen Tsunamis im Vergleich zu 2004 deutlich gesenkt werden kann.

In keinem internationalen Projekt waren wir je so gefordert. Dies gilt für die Projektleitung und die Koordinatoren ebenso wie für alle Wissenschaftler, Entwickler und Techniker in den beteiligten Zentren. Im DLR haben wir uns in neue Verfahren und Technologien eingearbeitet, großteils auch mit neu gewonnenen Spezialisten, und haben wissenschaftliche Ansätze in operationelle Systeme überführt. Wir haben mit unseren Kollegen fachlich um den jeweils besten Weg gerungen. Wir haben gelernt, verschiedene Forschungs- und Denkansätze und die "Kulturen" einzelner Organisationen miteinander zu verbinden und auch Phasen zu meistern, in denen wir vor wirklich schwerwiegenden Fragen standen. Gemeinsam ist das GITEWS-Projektteam so gewachsen, und heute können wir mit Zufriedenheit auf das Erreichte blicken.

Deutschland hat nun im Verbund der beteiligten Forschungszentren ein aus meiner Sicht einmaliges "Asset" in der Hand, in das wir weiter investieren sollten. Auf Seiten des BMBF spüre ich Anerkennung für das Geleistete im Projekt GITEWS und Begeisterung für die Möglichkeiten, die sich uns erschließen. Ich bin überzeugt, dass GITEWS über Indonesien hinaus Anwendung finden wird. Sicher ist: Wir werden im DLR das Erlernte im internationalen Kontext auf den Bereich des Naturgefahren-, Umwelt- und Ressourcenmanagements übertragen – unter maßgeblicher Nutzung der Erdbeobachtung als Datenquelle.

Ich bin besonders stolz auf mein abteilungsübergreifendes Projektteam im DFD. Sechs Jahre Forschung und Entwicklung unter konstant hoher, teils sehr hoher Belastung liegen hinter uns. Aber es hat sich gelohnt. Gemeinsam haben wir im Verbund mit unseren Partnern etwas Essentielles geschaffen. Wir werden deshalb auch in den nächsten Jahren helfen, das Wissen zu festigen und das System im Betrieb vor Ort zu optimieren. Es wird mittelfristig dennoch entscheidend auf unsere indonesischen Partner ankommen, wie sich das System weiterentwickelt und ob – wie angedacht – Indonesien gar eine Führungsrolle im Indischen Ozean als "Regional Tsunami Watch Provider" übernehmen kann.

Wenn ich zurückblicke, wird mir besonders die Freundlichkeit und Herzlichkeit unserer indonesischen Partner in Erinnerung bleiben. Sicher mehr als 100 Flüge haben Wissenschaftler des DFD nach Indonesien unternommen, und mehr als 20 Mal konnten wir Wissenschaftler aus Indonesien bei uns begrüßen. So hat nicht nur ein fachlicher Austausch stattgefunden, sondern es sind auch Freundschaften entstanden. Und gegenseitige Bewunderung.

An dieser Stelle möchte ich Frau Dr. Sri Woro B. Harijono erwähnen, die Leiterin von BMKG, die Verantwortung in ihrem Land übernommen und Chancen mutig ergriffen hat. Ohne ihre besondere Unterstützung und natürliche Autorität wären wir heute nicht so weit. Wir alle hoffen, dass die Menschen in Indonesien unser System so schnell nicht für größere Tsunami-Frühwarnungen brauchen werden. Aber es ist gut zu wissen, dass es existiert und in Betrieb ist.

Unsere Gedanken sind in diesen Wochen allerdings bei unseren Freunden in Japan. Wir hoffen, dass die schrecklichen Folgen des Erdbebens und des Tsunamis bald eingegrenzt und schließlich überwunden werden. Japan hat uns nochmals gezeigt, dass wir Naturgefahren nicht entgehen können. Wir können uns aber auf den Notfall vorbereiten und den technischen Fortschritt nutzen, um Folgen zu mindern.

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Über den Autor

Stefan Dech setzt sich als Direktor des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums (DFD) und aktueller Sprecher des Erdbeobachtungszentrums (EOC) im DLR für die Erforschung des globalen Wandels sowie für die nachhaltige Nutzung terrestrischer Ökosysteme unter Einsatz von Fernerkundungsdaten ein. zur Autorenseite

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