Schwankungen des Meeresspiegels sind in der Erdgeschichte auf verschiedenen zeitlichen Skalen im Zusammenhang mit Warm- und Kaltphasen unseres Planeten aufgetreten. Neben dieser natürlichen Variabilität steht die Frage nach vom Menschen verursachten Veränderungen des Klimas im Fokus der Öffentlichkeit. Der Meeresspiegelanstieg ist dabei weithin als eine der Folgen der anthropogenen Klimaerwärmung anerkannt und hat erhebliche soziale und wirtschaftliche Auswirkungen. Ein Aspekt, der immer mehr ins Bewusstsein rückt, ist die zusätzliche Gefährdung stark bevölkerter Küstenstädte durch die Überlagerung von regionaler und lokaler Subsidenz mit dem SLR. Etwa 200 Millionen Menschen leben heute in China in der Küstenregion oder auf Inseln, und mehr als zwei Millionen Quadratkilometer des Landes liegen weniger als einen Meter über dem aktuellen Meeresspiegel. Eine Vielzahl der größten Städte (Shanghai, Hongkong, Guangzhou, Macao etc.) befinden sich in den Küstenregionen und sind damit anfällig für SLR. Auch andere Anrainer des Südchinesischen Meeres sind vom Meeresspiegelanstieg betroffen. Besonders Manila ist hier ein herausragendes Beispiel. Regionen mit zusätzlich anhaltenden Bodensenkungen, wie Shanghai, Manila oder Jakarta, haben durch ihre Lage in Flußeinzugsgebieten (Schwemmland) eine erhöhte Vulnerabilität. Es ist daher unerlässlich, dass wir uns mit den Veränderungen des Meeresspiegels auseinandersetzen und Prognosen für Küstenregionen entwickeln, um die Bodennutzung und wirtschaftliche Entwicklung zu planen.

Die Radaraltimetrie (RA) ist seit Jahrzehnten das Instrument der Wahl, um den globalen Meeresspiegel zu überwachen. Seit den 80ern liefern verschiedene Missionen eine Fülle von Daten zum Zustand und zur Änderung des Meeresspiegels. Für genaue regionale Trends sind optimierte Korrekturalgorithmen für die Prozessierung unerlässlich. Um die abgeleiteten Meeresspiegelmodelle zu vereinheitlichen, müssen diese geprüft, vereinheitlicht und regionale Ansätze untersucht werden. Die Ableitung langfristige Trends ist dadurch erschwert, dass klimabedingte dekadische und säkulare Veränderungen des Meeresspiegels durch saisonale, jährliche und zwischenjährliche Schwankungen überlagert werden. Langfristige Zeitreihen des Meeresspiegels sind nur von Küstenpegeln (TGs) verfügbar, die jedoch vertikalen Bewegungen unterworfen sein können. In den letzten Jahren wurden daher zunehmend GNSS-kontrollierte Pegel installiert, um diese Vertikalbewegungen zu erfassen.

Das Projekt SEAHAP hat hier zu folgenden Themen geforscht:

• Genaue Bestimmung der absoluten Meeresspiegeländerungen mit Multimissionsaltimetrie seit 1993.
• Schätzung der vertikalen Bewegung an Küstenpegeln mit GNSS zur Ableitung geozentrischer Veränderungen des Meeresspiegels,
• Verbesserte Schätzungen der historischen globalen und regionalen Meeresspiegelvariabilität durch die Kombination von Pegeln und Altimetrie.

Projektpartner:

• Second Institute of Oceanography, State Oceanic Administration (SOA)
• Chinese Academy of Surveying and Mapping

Projektdauer:

• 2017 – 2020

Finanzierung:

• Förderung der deutsch-chinesischen Zusammenarbeit in der Meeres- und Polarforschung im Rahmen der Strategie der Bundesregierung zur Internationalisierung von Wissenschaft und Forschung und des Rahmenprogramms Forschung für nachhaltige Entwicklung – FONA³

Projektbezogene Publikationen:

• Pérez Gómez, Begoña, Thorkild Aarup, Elizabeth Bradshaw, Julia Illigner, Andrew Matthews, Bill Mitchell, Lesley Rickards, Peter Stone , Matthew Widlansky: IOC Manual and Guide 83: Quality Control of in situ Sea Level Observations: A Review and Progress towards Automated Quality Control, Vol. 1., unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000373566  
• Aarup, T., Wöppelmann, G., Woodworth, P. L., Hernandez, F., Vanhoome, B., Schöne, T., & Thompson, P. R. (2019). Comments on the article “Uncertainty and bias in electronic tide-gauge records: Evidence from collocated sensors”. Measurement, 135, 613-616. doi: 10.1016/j.measurement.2018.12.007.
• Rudenko, S., Esselborn, S., Schöne, T., & Dettmering, D. (2019). Impact of terrestrial reference frame realizations on altimetry satellite orbit quality and global and regional sea level trends: a switch from ITRF2008 to ITRF2014. Solid Earth, 10, 293-305. doi: 10.5194/se-10-293-2019.
• Bott, L.-M., Illigner, J., Marfai, M., Schöne, T., & Braun, B. (2018). Meeresspiegelanstieg und Überschwemmungen an der Nordküste Zentraljavas: Physische Ursachen und soziale Anpassungsmaßnahmen = Sea level rise and flooding on the north coast of central Java. Physical causes and social adaptation. Geographische Rundschau, 70(4), 4-8.
• Schöne, T., Bingley, R., Deng, Z., Gravelle, M., Griffiths, J., Guichard, M., Habrich, H., Hansen, D., Herring, T., Hunegnaw, A., Jia, M., King, M., Merrifield, M., Mitchum, G., Moore, M., Neilan, R., Noll, C., Prouteau, E., Sánchez, L., Santamaría-Gómez, A., Teferle, N., Thaller, D., Tregoning, P., Williams, S., & Wöppelmann, G. (2018). Tide Gauge Benchmark Monitoring Working Group Technical Report 2017. In A. Villiger, & R. Dach (Eds.), IGS International GNSS Service Technical Report 2017 (pp. 201-204).
• Esselborn, S., Rudenko, S., & Schöne, T. (2018). Orbit-related sea level errors for TOPEX altimetry at seasonal to decadal timescales. Ocean Science, 14, 205-223. doi:10.5194/os-14-205-2018.
• Hunegnaw, A., Teferle, F., Abraha, K., Santamaria-Gomez, A., Gravelle, M., Wöppelmann, G., Schöne, T., Deng, Z., Bingley, R., Hansen, D., Sanchez, L., Moore, M., & Jia, M. (2017). A New Global Vertical Land Movement Data Set from the TIGA Combined Solution.
• Schöne, T., Shum, C., Tamisiea, M., & Woodworth, P. (2017). GGOS Focus Area 3: Understanding and Forecasting Sea-Level Rise and Variability. gfzpublic.gfz-potsdam.de/pubman/item/item_2650896_2
• Rudenko, S., Neumayer, K., Dettmering, D., Esselborn, S., Schöne, T., & Raimondo, J.-C. (2017). Improvements in precise orbits of altimetry satellites and their impact on mean sea level monitoring. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 55(6), 3382-3395. doi: 10.1109/TGRS.2017.2670061.
• Schöne, T., Bingley, R., Deng, Z., Gravelle, M., Griffiths, J., Guichard, M., Habrich, H., Hansen, D., Hunegnaw, A., Jia, M., King, M., Merrifield, M., Mitchum, G., Neilan, R., Noll, C., Prouteau, E., Sanchez, L., Santamaria-Gomez, A., Teferle, N., Thaller, D., Tregoning, P., Williams, S., & Wöppelmann, G. (2017). Tide Gauge Benchmark Monitoring Working Group Technical Report 2016. In A. Villiger, & R. Dach (Eds.), IGS International GNSS Service Technical Report 2016 (pp. 185-187).
• Rudenko, S., Schöne, T., Esselborn, S., Neumayer, K. (2018): GFZ VER13 SLCCI precise orbits of altimetry satellites ERS-1, ERS-2, Envisat, TOPEX/Poseidon, Jason-1, and Jason-2 in the ITRF2014 reference frame. doi.org/10.5880/GFZ.1.2.2018.003
• Rudenko, S., Schöne, T., Neumayer, K., Esselborn, S., Raimondo, J.-C., Dettmering, D. (2018): GFZ VER11 SLCCI precise orbits of altimetry satellites ERS-1, ERS-2, Envisat, TOPEX/Poseidon, Jason-1 and Jason-2 in the ITRF2008. doi.org/10.5880/GFZ.1.2.2018.001