Onderzoekers onder leiding van de Technische Universiteit van München (TUM) hebben de eerste nauwkeurige en uitgebreide metingen van de zeespiegelstijging in de Oostzee en de Noordzee uitgevoerd. Een nieuwe methode maakt het nu mogelijk om zeespiegelveranderingen tot op de millimeter nauwkeurig te bepalen, zelfs in kustgebieden en in geval van zee-ijsbedekking. Dit is van essentieel belang bij het plannen van beschermende maatregelen.

Voor de miljarden mensen die in kustgebieden wonen, stijgende zeespiegel als gevolg van klimaatverandering kan een existentiële bedreiging vormen. "Om mensen en infrastructuur te beschermen, bijvoorbeeld door waterkeringen te bouwen, het veiligstellen van havens of het verhogen van dijken - we hebben betrouwbare voorspellingen nodig over zeespiegeltrends, " legt prof. Florian Seitz uit, de directeur van het Duitse Geodetic Research Institute aan de TUM. "Echter, dit vereist nauwkeurige gegevens met een hoge ruimtelijke resolutie. En tot nu toe, de vereiste brede dekking was niet beschikbaar."

Vooral in de buurt van kusten, waar zoveel steden, havens, industriefaciliteiten en woonwijken zijn gevestigd - de kwaliteit van de gegevens die zijn verzameld door de radarsatellieten die decennialang rond de aarde cirkelden, werd aangetast door hoge signaal-ruisverhoudingen. De reden:bergen, baaien en eilanden voor de kust verstrooien de signalen en vervormen de weerkaatste echo's. Een ander probleem is zee-ijs, die in de winter delen van de oceanen bedekt, en is ondoordringbaar voor radar.

In het Baltic Sea Level-project (Baltic SEAL), een team van onderzoekers van TUM werkte samen met internationale partners om algoritmen te ontwikkelen om de meetgegevens van radarsatellieten te verwerken om nauwkeurige en hoge resolutie metingen van zeespiegelveranderingen mogelijk te maken, zelfs in kustgebieden en onder zee-ijs.

Doordringend ijs en eilanden met radar

De onderzoekers kozen de Oostzee als modelregio:"Gegevens uit deze regio zijn vooral geschikt voor het ontwikkelen van nieuwe methoden omdat meerdere factoren de analyse bemoeilijken:de complexe vorm van de kustlijn, zee-ijs en wind. Tegelijkertijd, er zijn tal van lokale zeespiegelmetingen om de resultaten te bevestigen, ", zegt projectleider dr. Marcello Passaro. "Een analytische methode die in de Oostzee werkt, kan gemakkelijk worden aangepast aan andere regio's."

Om honderden miljoenen radarmetingen tussen 1995 en 2019 te verwerken, het team ontwikkelde een proces in meerdere fasen:in de eerste stap, ze kalibreerden de metingen van de verschillende satellietmissies zodat ze gecombineerd konden worden. Met speciaal ontwikkelde algoritmen, ze konden vervolgens signalen van het met ijs bedekte zeewater detecteren in de radarreflecties die langs scheuren en kloven werden geproduceerd. Dit maakte het mogelijk om de zeespiegel voor de wintermaanden te bepalen. Met nieuwe rekenmethoden bereikten ze ook een betere resolutie van radarecho's dicht bij land.

Als resultaat, het is nu mogelijk om de zeespiegel in kustgebieden te meten en de resultaten te vergelijken met lokale getijdenregistraties. De verwerkte gegevens werden vervolgens op een fijn raster met een resolutie van 6 tot 7 km gemonteerd met behulp van een door het team ontwikkeld algoritme. Het resultaat:een zeer nauwkeurige dataset die de hele regio bestrijkt.

De grootste stijgingen van de zeespiegel vinden plaats in de Botnische Baai

De analyse van deze gegevens voor de Oostzee toont de regionale effecten van de zeespiegelstijging in de afgelopen kwart eeuw:de zeespiegel is in het zuiden jaarlijks met 2 tot 3 millimeter gestegen, aan de Duitse en Deense kust, in vergelijking met 6 millimeter in het noordoosten, in de Botnische Baai. De oorzaak van deze grote stijging:Sterke zuidwestenwinden die het water naar het noorden en oosten drijven. Deze bovengemiddelde stijging van de zeespiegel vormt geen bedreiging voor kustbewoners, echter, omdat het land sinds het einde van de laatste ijstijd is gestegen - momenteel met een jaarlijks tempo van maximaal 1 cm.

"Door de nieuw ontwikkelde processen voor het analyseren en combineren van radargegevens, we zijn nu in staat om nauwkeurige en betrouwbare conclusies te trekken over veranderingen in de zeespiegel in de afgelopen decennia, ook voor andere kustgebieden, ", vult dr. Denise Dettmering aan. De onderzoeker heeft ook een uitgebreide dataset voor het Noordzeegebied gemaakt:de zeespiegel stijgt daar met 2,6 millimeter per jaar, en met 3,2 millimeter in de Duitse Bocht. Lokale trends kunnen worden bepaald met behulp van de dataset en de gebruikershandleiding, beide vrij toegankelijk online. "Met de gegevens onderzoekers kunnen hun klimaatmodellen verifiëren, bijvoorbeeld, en de overheid kan passende beschermende maatregelen plannen, " zegt dr. Seitz.