Echtzeit-Daten aus der Antarktis

Eine der wichtigsten Herausforderungen bei der Konzeption von Messstationen an entlegenen Orten ist deren Belastbarkeit. Viele Pegel-Anlagen sind in äußerst rauen Umgebungen im Einsatz. Das erfordert stabile Kommunikationssysteme, die so gut wie nie ausfallen und in der Lage sein müssen, große Datenmengen lokal zu speichern, um einen zusätzlichen Schutz der Daten zu gewährleisten. Aus diesem Grund wird das South Atlantic Tide Gauge Network (SATGN) von den wissenschaftlichen Experten des NOC (National Oceanography Centre)   um die neuesten Datenlogger mit geringem Stromverbrauch und eingebauter Satellitentelemetrie – den SatLink 3 von OTT HydroMet erweitert.

Das SATGN wird vom National Oceanography Centre (NOC), dem britischen Kompetenzzentrum für Meeresspiegelüberwachung, Hochwasservorhersage an den Küsten und Analyse des Meeresspiegels, betrieben und gewartet. Seine Daten liefern die Grundlage für die Erforschung des Meeresspiegels im Vereinigten Königreich und für die Beratung von politischen Entscheidungsträgern, Planern und Küsteningenieuren.

Das SATGN misst den Meeresspiegel an einigen der entlegensten Orte der Erde. Zu den Messstellen gehören Orte in der Antarktis wie Rothera und Vernadsky; etwa 1.400 km unterhalb der Südspitze Argentiniens. Vor der Installation dieses Netzes mangelte es an Informationen über Meeresspiegelschwankungen im Südatlantik und die Aufzeichnungen über den Gezeitenpegel in Richtung der dichtbesiedelten nördlichen Hemisphäre waren verzerrt. In den letzten 30 Jahren haben sich dank der Daten des SATGN die Prognosen über die globalen Veränderungen des Meeresspiegels stark verbessert. Diese werden beispielsweise vom IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) veröffentlicht.

Das SATGN liefert Meeresspiegeldaten für operative Zwecke und wissenschaftliche Forschung nahezu in Echtzeit. Mithilfe dieser Daten entstehen langfristige Aufzeichnungen über das Verhalten des Meeresspiegels, die von britischen Forschern und der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Überwachung der Variabilität des „Antarctic Circumpolar Current“ (ACC) verwendet werden. Die Daten werden zudem für die „Ground Truthing“ der Satelliten-Altimetrie sowie für die Bewertung der Klimavariabilität auf verschiedenen Zeitskalen, einschließlich längerfristiger Veränderungen herangezogen. Die örtlichen Kommunen geben diese wichtigen Informationen sowohl an die Regierung als auch an die Hafenbehörden weiter.

Upgrade des Überwachungs-/Telemetriesystems

In den letzten Jahren wurde das SATGN modernisiert. Dadurch konnten die laufenden Kosten gesenkt und der Schutz der Menschen und der Infrastruktur durch die Bereitstellung von Tsunami-Monitoring-Fähigkeiten und höhere Datensicherheit verbessert werden. Neue Messgeräte verbinden die GNSS-Technologie (Global Navigation Satellite System) zur Überwachung des Bodenniveaus mit tsunamifähigen Radar- und Drucksensoren. Die Datenübertragung an die operativen Überwachungszentren erfolgt nahezu in Echtzeit über satellitengestützte Kommunikationssysteme.

Als Teil dieses laufenden NOC-Programms wurden der Hauptdatenlogger und -sender der Gezeitenmesser mit dem SUTRON SatLink3 von OTT HydroMet aufgerüstet. Die Vernadsky-Station in der Antarktis, die jetzt von ukrainischen Wissenschaftlern betrieben wird, war der erste Standort an dem dies realisiert wurde. Demnächst soll der Gezeitenmesser am King-Edward-Punkt auf den südgeorgischen Inseln folgen.

Ein weiterer Vorteil des Upgrades ist die Fähigkeit des SUTRON SatLink3, über Wi-Fi mit kabellosen Geräten wie Smartphones, Tablets und Computern zu kommunizieren. Das bedeutet, dass sich das Personal vor Ort aus wenigen Metern Entfernung drahtlos mit dem Datenlogger verbinden kann, was bei ungünstigen Wetterbedingungen ein großer Vorteil ist.

Sensoren

Der SUTRON SatLink3 Datenlogger ist in der Lage, Messwerte von einer Vielzahl von Sensoren zu erfassen. Dies erfolgt über 2 unabhängige SDI-12-Kanäle, 5 analoge Kanäle, einen 4-20 mA-Kanal und 2 digitale Eingänge. Die Vernadsky-Station umfasst einen barometrischen Drucksensor, einen Radar-Pegelsensor, der über einem beheizten/isolierten Stabilisierungsbrunnen installiert ist (hält den inneren Kern eisfrei) und zwei OTT PLS-Druckpegelsensoren, die genaue Messungen der Wassertiefe liefern.

Das Netzwerk nutzt den Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) zur Datenübertragung. Betreiber des GOES ist der nationale Umweltsatelliten-, Daten- und Informationsdienst der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) der Vereinigten Staaten. Alle 15 Minuten werden die gemittelten Daten eines Messintervalls von einer Minute übertragen. Die Daten sind auf der Website der IOC Sea Level Station Monitoring Facility frei zugänglich.

Zusammenfassung

Durch die Aufrüstung auf den SatLink3 Logger/Sender erhöht das NOC die Datensicherheit des südatlantischen Pegelnetzes. Jeff Pugh von der Gruppe für Meeresphysik und Meeresklima am NOC sagt: „Die Daten aus diesem Netzwerk bilden die Grundlage sowohl von Modellen, die für Prognosen im Zusammenhang mit dem Klimawandel herangezogen werden, als auch von solchen, die durch frühzeitige Erkennung von Extremsituationen helfen, Leben und Eigentum zu schützen. Da die Überwachungssysteme ihre Daten via Satellit fast live in diese Modelle einspeisen, sind sie in der Lage uns frühzeitig zu warnen; z.B. wenn sich ein Tsunami ankündigt. Angesichts der abgelegenen Standorte der Messstationen ist es daher von entscheidender Bedeutung, dass die Instrumente besonders zuverlässig sind, mit geringer Leistung arbeiten und ein Minimum an Wartung oder Ersatzteilen benötigen“.

In vielen Teilen der Welt wird Satelliten-Telemetrie immer beliebter. „Einige staatliche und nicht-kommerzielle Organisationen können eine Vielzahl von Satelliten kostenlos nutzen“, erklärt Nigel Grimsley von OTT HydroMet UK. „Die Kosten für Datenübertragung via Satellit sind in letzter Zeit erheblich gesunken, so dass die Satellitenübertragung eine echte Alternative zum Mobilfunk geworden ist.“

 

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