3. August 2016

DLR un­ter­sucht die Er­ken­nung und Aus­brei­tung von Ge­fahr­stoff­tep­pi­chen auf See

Popcorn als "Gefahrstoffteppich"
Pop­corn als "Ge­fahr­stoff­tep­pich"
Bild 1/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Popcorn als "Gefahrstoffteppich"

Im For­schungs­pro­jekt "Echt­zeit­diens­te für die Ma­ri­ti­me Si­cher­heit - Se­cu­ri­ty" (EM­Sec) ar­bei­ten DLR-Wis­sen­schaft­ler dar­an, „Ge­fahr­stoff­tep­pi­che“ auf dem Meer schnell und zu­ver­läs­sig aus der Luft und von ver­schie­de­nen Sa­tel­li­ten aus zu de­tek­tie­ren. Bei ei­ner Ver­suchs­kam­pa­gne vor Hel­go­land schüt­ten ein Be­am­ter der Bun­des­po­li­zei und Wis­sen­schaft­ler des DLR Pop­corn ins of­fe­ne Meer, um ei­nen Ge­fahr­stoff­tep­pich zu si­mu­lie­ren.
Die Bay­reuth im Ha­fen von Cux­ha­ven
Bild 2/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Die Bayreuth im Hafen von Cuxhaven

Das Pa­trouil­len­boot der Bun­des­po­li­zei dient als Aus­gangs­punkt für das Aus­tra­gen des Pop­corn vor Hel­go­land.
Der ungefährliche Gefahrstoff
Der un­ge­fähr­li­che Ge­fahr­stoff
Bild 3/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Der ungefährliche Gefahrstoff

Zahl­rei­che Sä­cke Pop­corn wer­den per Schiff vor die Küs­te Hel­go­lands ge­bracht.
Die ersten Meter des Gefahrstoffteppichs
Die ers­ten Me­ter des Ge­fahr­stoff­tep­pichs
Bild 4/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Die ersten Meter des Gefahrstoffteppichs

Die ers­ten Sä­cke des Pop­corn wur­den vor Hel­go­land aus­ge­bracht.
Der Popcornteppich an der Wasseroberfläche
Der Pop­corn­tep­pich an der Was­sero­ber­flä­che
Bild 5/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Der Popcornteppich an der Wasseroberfläche

Von den Ge­wäs­sern vor Hel­go­land aus, treibt die Strö­mung den Tep­pich an die Schles­wig-Hol­stei­ni­sche Küs­te.
Das Ver­suchs­ge­biet
Bild 6/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Das Versuchsgebiet

Das Ver­suchs­ge­biet mit der vor­her­ge­sag­ten Drift des "Ge­fahr­stoff­tep­pichs" und die zeit­lich pas­sen­de Ab­de­ckung der Re­gi­on durch Erd­be­ob­ach­tungs­sa­tel­li­ten
Drift­weg des aus­ge­las­se­nen Pop­corns
Bild 7/7, Credit: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie.

Driftweg des ausgelassenen Popcorns

Das aus­ge­las­se­ne Pop­corn drif­te­te von der Aus­gangs­po­si­ti­on vor Hel­go­land ge­mäß den Be­rech­nun­gen des Bun­des­amts für See­schiff­fahrt und Hy­dro­gra­phie (BSH) die Nord­see­küs­te ent­lang.

Ölverschmutzungen und andere sogenannte "Gefahrstoffteppiche" auf dem Meer sind eine Folge der immer stärkeren Nutzung der Ozeane. Derartige Verschmutzungen lassen sich selbst bei gewissenhafter und verantwortlicher Anwendung von Gerät und Technik in der Schifffahrt oder bei Offshore-Anlagen nicht immer hundertprozentig vermeiden. "Die Meere bergen nicht nur ein sehr großes Potenzial für eine vielfältige Nutzung durch den Menschen, sie sind leider auch sehr verwundbar. Allein ihre Größe und die starke Abgeschiedenheit machen sie anfällig für viele Arten der Umweltverschmutzung", sagt Peter Poete, Forschungsverbundleiter für die Maritime Sicherheit im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. "Auch deshalb arbeiten wir im gesamten Forschungsverbund an weiteren Lösungen für eine schnelle und möglichst zuverlässige Detektion dieser Gefahrstoffteppiche aus der Luft und von verschiedenen Satelliten aus", ergänzt der zuständige Verbundkoordinator für das Forschungsprojekt "Echtzeitdienste für die Maritime Sicherheit - Security" (EMSec), Dr. Stephan Brusch. Mit Hilfe dieser gezielten Erkennung und der Nutzung sogenannter Driftmodelle, wie sie vom Bun­des­amt für See­schiff­fahrt und Hy­dro­gra­phie(BSH) betrieben werden, können dann weitere Vorhersagen über die Ausbreitung solcher Teppiche gemacht werden. Dies kann die Maßnahmen der Behörden dann in ihrer Arbeit zur gezielten Bekämpfung dieser Gefahrstoffe schnell und effizient unterstützen.

Mit einer Versuchskampagne vor Helgoland hat ein Forscherteam des Projektes nun in Zusammenarbeit mit der Bun­des­po­li­zei See einen solchen "Gefahrstoffteppich" unter realen Bedingungen auf hoher See simuliert. Ziel war es, herauszufinden, ob und wie gut diese künstlich erzeugten Teppiche von einzelnen Satelliten erkannt werden können. Hierzu wurde selbstverständlich nur ungefährliches und umweltneutrales Material verwendet. Insgesamt wurden dabei 70 große Kisten Popcorn - das entspricht einem Volumen von ungefähr 50 m³ - in der Nähe der Insel Helgoland von dem Patrouillenboot BP 25 BAYREUTH der Bundespolizei auf dem Meer ausgebracht. Mit diesem speziell für solche Versuche hergestellten Material, welches ungesüßt, ungesalzen und ohne Fett produziert wird, hat das Forscherteam zusammen mit der Schiffsbesatzung dann in den frühen Morgenstunden einen Teppich von mehreren hundert Quadratmetern auf dem Wasser erzeugt.

Viele Augen von ganz oben richten ihre Blicke auf die See

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DLR und des BSH gaben dem Kommandanten der BAYREUTH, Peter Werth, ein genaues Szenario vor, wann und wo der simulierte Gefahrstoffteppich erzeugt werden musste. Nur so konnte sichergestellt werden, dass das Popcorn einen möglichst zusammenhängenden Teppich als Simulationsbasis für die Erkennung von insgesamt drei unterschiedlichen Satelliten darstellen würde. Zwischen 7:39 Uhr und 12:30 Ortszeit überflogen die Satelliten RADARSAT-2, TerraSAR-X und Sentinel 2A das Versuchsgebiet und nahmen mit ihren unterschiedlichen Technologien und Auflösungen die Region auf.

Erste ausgewertete Ergebnisse versprechen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits in wenigen Tagen. Eine vollständige Evaluierung des Versuchs wird während der Abschlusskampagne des Projektes EMSec im September erfolgen, wenn weitere Szenarien mit Sicherheitsbezug und auch dieses Experiment noch einmal simuliert werden. Bei den Versuchen im September werden zusätzliche Bilder der Meeresoberfläche und des Teppichs mit optischen Spezialkameras des DLR vom Flugzeug aus aufgenommen.

Hintergrund: Maritime Sicherheit

Zur Verbesserung der maritimen Sicherheit forscht das DLR gemeinsam mit seinen Partnern im Vorhaben "Forschung und Entwicklung für die Maritime Sicherheit und entsprechende Echtzeitdienste". Dabei bringt es seine wissenschaftlichen Kompetenzen aus den Bereichen Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr ein. Mit den Forschungsergebnissen können somit Fragen der Sicherheit von Seewegen, Küsten, Häfen und Offshore-Einrichtungen erforscht werden. Dazu gehören das Vermeiden von Schiffskollisionen, die Detektion von Eisbergen oder entführten Schiffen und das Aufdecken illegaler Aktivitäten wie das Verklappen von Öl oder Sondermüll auf offener See.

Untersuchungen zur Detektion und Ausbreitung von Gefahrstoffteppichen auf See sind ein konkretes Beispiel der vielfältigen Forschungen im Verbundprojekt "Echtzeitdienste für die Maritime Sicherheit - Security" (EMSec), welches innerhalb des Programms "Forschung für die Zivile Sicherheit" des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. Übergreifendes Ziel dieses Projektes ist die anwendungsorientierte Forschung zur generellen Verbesserung von maritimen Lagebildern.

Kontakt
  • Dr. Stephan Brusch
    Ko­or­di­na­tor Ma­ri­ti­me Si­cher­heits­for­schung
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Pro­gramm­ko­or­di­na­ti­on Si­cher­heits­for­schung
    Telefon: +49 2203 601-4049
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Peter Poete
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Pro­gramm­ko­or­di­na­ti­on Si­cher­heits­for­schung
    Pro­gramm­ko­or­di­na­ti­on Si­cher­heits­for­schung
    Telefon: +49 2203 601-4114
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