Satellitengestützte Radaraltimetrie ist eine seit mehr als 30 Jahren erprobte Technik, die im zeitlichen Abstand von zehn bis dreißig Tagen Momentaufnahmen des Wasserstands liefert. In den letzten 20 km vor der Küste ist das Signal häufig gestört, diese Distanz kann heutzutage aufgrund verbesserter Sensoren und angepasster Datenauswertung auf 2 bis 5 km reduziert werden. Um lange und konsistente Zeitreihen des Wasserstandes zu erzeugen, muss die Stabilität der Messungen kontinuierlich geprüft und mögliche Versätze zwischen den aufeinanderfolgenden Missionen bestimmt werden.

Im Projekt COLSATI nutzen wir als Mitglieder des Ocean Surface Topography Science Teams Pegeldaten von der deutschen Nordseeküste, die mit einem Global Navigation Satellite System (GNSS) referenziert sind, um die Genauigkeit und Stabilität aktueller Radarmission zu bestimmen. Die Verarbeitung der hochaufgelösten Satellitendaten wird an die küstennahen Verhältnisse angepasst. Die Untersuchung von acht Missionen aus den Jahren 2002 bis 2024 zeigt, dass die Genauigkeit je nach Mission zwischen 1,5 cm und 3,7 cm liegt. Der regionale Versatz zwischen den Missionen lässt sich durch die Pegelvergleiche mit einer Genauigkeit von ca. 2 cm bestimmen. Hier sind Verbesserungen durch neue Modelle des mittleren Meeresspiegels (Mean Sea Surface Height) zu erwarten. Der Meeresspiegelanstieg seit 1993 beträgt entlang der deutschen Nordseeküste 2,5 bis 3,4 mm/Jahr, wobei der Schätzfehler aufgrund der überlagerten Ozeandynamik zurzeit bei bis zu ±1 mm/Jahr liegt. 

Im weitere Projektverlauf sind folgende Schwerpunkte vorgesehen:

• Konsolidierung der Schätzung des Meeresspiegelanstiegs entlang der deutschen Küsten, speziell durch die Verknüpfung mit hochaufgelösten Ozeansimulationen
• Validierung der für das Jahr 2025 geplanten Missionen Sentinel-3C und Sentinel-6B
• Besseres Verständnis der Dynamik des küstennahen Meeresspiegels auf räumlichen Skalen von um die 10 km mit Fokus auf die Umgebung der Pegelstationen
• Untersuchung von Sturmfluten auf Basis von hochaufgelösten Altimetermessungen und von Momentaufnahmen der SWOT-Mission

Projektpartner:

• Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)
• Bundesanstalt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH)

Projektdauer:

• seit 2019

Finanzierung:

• BfG: 2019-2021
• Haushalt POF IV: 2021-2027

Projektbezogene Publikationen:

• Esselborn, S.,  Schöne, T.: Validation of multi-mission radar altimetry since 2016 at coastal tide gauges, 30 Years of Progress in Radar Altimetry Symposium, Montpellier, France, 2-7 September 2024.
• Esselborn, S., Schöne, T., Illigner, J., Weiß, R., Artz, T., Huang, X. (2022): Validation of Recent Altimeter Missions at Non-Dedicated Tide Gauge Stations in the Southeastern North Sea. - Remote Sensing, 14, 1, 236. https://doi.org/10.3390/rs14010236
• Artz, T., Weiss, R., Esselborn, S., Illigner, J., Schöne, T. (2020): Lokal optimierte Nutzung der Satellitenaltimetrie zur Erfassung des Meeresspiegels. - Hydrographische Nachrichten, 116, 77. https://doi.org/10.23784/HN116-12
• Schöne, T., Shum, C., Tamisiea, M., & Woodworth, P. (2017): GGOS Focus Area 3: Understanding and Forecasting Sea-Level Rise and Variability. https://gfzpublic.gfz-potsdam.de/pubman/item/item_2650896_2