COSYNA Produkte
Qualitätskontrollierte, auf Wissenschaft beruhende und zeitnahe Umweltinformationen, die aus Messdaten und Modellergebnissen abgeleitet werden, können Regierungen und Behörden, sowie anderen Interessengruppen helfen, Routineaufgaben zu erfüllen, auf Notfälle zu reagieren und Trends einzuschätzen. Ein operationelles System in der stark genutzten Nordsee kann hierbei als Vorbild für viele Küstengebiete in der ganzen Welt
dienen. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, ist die Entwicklung von prä-operationellen (d.h. regelmäßig zur Verfügung gestellten) „Produkten“ ein zentrales Merkmal.
Eines der ersten COSYNA Produkte ist das prä-operationelle Analysesystem für Strömungsfelder in der Deutschen Bucht, das auf Echtzeit HF-Radar Daten basiert.
Treibgut in der Nordsee. Wissenschaftler berechnen mit Hilfe von Messungen und Computermodellen die "Reise" von Treibgut in der Nordsee (ESKP-Artikel).
Strömungsfelder in der Deutschen Bucht
COSYNA Produkt: Strömungen in der Deutschen Bucht, Momentaufnahme für den 6. April 2016. -Bild: Daten des COSYNA-Datenportals, Christiane Eschenbach / Hereon-
Oberflächenströmungsdaten von drei Hochfrequenz (HF) Radarstationen auf Wangerooge, in Büsum und auf Sylt werden kontinuierlich gemessen und „in Echtzeit“ an das Helmholtz-Zentrum Hereon übermittelt. Nach automatischer Qualitätskontrolle werden Strömungsvektoren berechnet. Diese Daten werden stündlich mit einem drei-dimensionalen hydrodynamischen Modell (General Estuarine Transport Model, GETM) abgeglichen und in das Modell assimiliert. Diese Datenassimilation nähert die Modellergebnisse an die Realität an und reduziert auf diese Weise Vorhersagefehler. Besonders das dominante (M2) Gezeitensignal kann so gut dargestellt werden. Die Abweichungen von den gemessenen HF-Radar Strömungsfeldern betragen typischerweise etwa 0,1 m/s, allerdings mit starken räumlichen Abweichungen. Zeitserien der Strömungskarten werden für die Öffentlichkeit auf dem COSYNA Datenportal zum Herunterladen bereitgestellt. Sie können, zum Beispiel, für Fragen der Sicherheit des Schiffsverkehrs, für die Ausbreitung von Schadstoffen oder für Rettungsmaßnahmen verwendet werden.
Wellen
Das prä-operationelle COSYNA Wellenvorsagemodellsystem läuft zweimal täglich um 0 und 12 Uhr (UTC, Weltzeit) und stellt eine 24-Stunden-Vorhersage regional für die Nordsee, sowie lokal für die Deutsche Bucht zur Verfügung. Mit Hilfe von Randbedingungen, die von dem Wellenmodell EWAM des DWD geliefert werden, können Parameter wie die signifikante Wellenhöhe, Periode und Ausbreitungsrichtung der Wellen berechnet werden. Die Modellergebnisse werden mit Hilfe von Wellenmessbojen validiert.
Temperatur und Salzgehalt
COSYNA Produkt: Temperatur und Salzgehalt. „Skill“ der SST Datenassimilation (im besten Fall ist der „Skill“ = 1). Die rote Linie zeigt das Gebiet außerhalb dessen der Einfluss der FerryBox-Beobachtungen mit einem Filter reduziert wurde, um unrealistische SST-Felder zu vermeiden. -Bild: Sebastian Grayek / Hereon-
Automatisierte FerryBox-Systeme liefern wertvolle Informationen über die räumliche Verteilung der Oberflächentemperatur (SST) und des Oberflächensalzgehaltes (SSS) in der Nordsee. Um ein flächiges, zweidimensionales Bild von SST und SSS zu bekommen, werden die Beobachtungen, die entlang der Schiffsrouten gemacht werden, mit Hilfe zusätzlicher Informationen von numerischen Modellen auf größere Gebiete extrapoliert. So werden zum Beispiel Daten von der Strecke Cuxhaven-Immingham in ein dreidimensionales Zirkulationsmodell assimiliert. Alle 24 Stunden wird ein Assimilationsschritt vorgenommen. Die Ergebnisse werden mit einem unabhängigen Datensatz (der MARNET Deutsche Bucht Station) validiert. Abweichungen von SST und SSS in den freien Modellläufen werden durch die Assimilation fast vollständig korrigiert. FerryBox-Messungen können die SST-Felder in der Deutschen Bucht lokal (bis zu ± 40 km Entfernung von der Fahrtroute) verbessern.
-Bild: Hereon-
Die COSYNA-Produkte zielen darauf ab, zur Zeit verwendete Routine-Beobachtungs- und Modellierungsmethoden zu verbessern. Sie umfassen stündlich aktualisierte Karten, Modellergebnisse und Sechs-Stunden-Vorhersagen von Meeresströmungen, Salzgehalt, Temperatur und Wellen. Für die Zukunft ist die Bereitstellung von Windfeldern, Schiffserkennung-Produkten und biogeochemischen Parametern vorgesehen. Ein Schwerpunkt von COSYNA liegt in der Aufbereitung von Informationen, die aus einer optimierten Synthese von Beobachtungen und Modelldaten abgeleitet werden (siehe das COSYNA-Produkt „Strömungen“).
Die COSYNA Produkte, Daten und Metadaten werden über das Internet den verschiedenen Endnutzern zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt. COSYNA arbeitet mit Behörden zusammen, die ab einem gewissen Zeitpunkt in der Produktentwicklung die prä-operationellen in operationelle Produkte umwandeln können.