Australien eröffnet ein Wellendatenportal

Eine kleine, solarbetriebene Wellenboje sticht ins Meer hinaus. Quelle: UWA

Fast 90 % der Australier leben in einem Umkreis von 50 Kilometern um die Küste. Laut dem australischen Klimabericht 2024 verändern sich Wetter, Klima und Meeresbedingungen des Landes weiterhin. Der steigende Meeresspiegel stellt eine erhebliche Bedrohung für Küstengemeinden und Küstenökosysteme dar, da er die Risiken von Küstenüberschwemmungen, Sturmfluten, Erosion und dem Eindringen von Salzwasser in das Grundwasser verstärkt.

Für den größten Teil Australiens werden Küstenüberschwemmungen, die derzeit nur gelegentlich auftreten, voraussichtlich im Laufe dieses Jahrhunderts chronisch werden. Extreme Meeresspiegelstände, die bisher mit einer Wahrscheinlichkeit von einmal alle hundert Jahre auftraten, werden sich voraussichtlich zu einem jährlichen Ereignis entwickeln.

Ozeanographen der University of Western Australia (UWA) unterstützen das wissenschaftlich fundierte Management von Küstenressourcen, indem sie den Einsatz von Meeresbojen zur Wellendatenerfassung ausweiten und die Daten frei zugänglich machen. Kürzlich haben sie die Wellenvorhersage verbessert, indem sie eine Flotte von zehn treibenden Wellenbojen im Südlichen Ozean zwischen der Küste Westaustraliens und Südafrika eingesetzt haben. Diese kleinen, solarbetriebenen Wellenbojen sollen mehrere Jahre lang in den Meeresströmungen treiben und Wellendaten sammeln.

Ein Netzwerk von Wellenbojen hilft Forschern, die durch Wellen hervorgerufenen Prozesse und Veränderungen in der australischen Küstenzone zu verstehen. Quelle: UWA

Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Marzieh Derkani und der Projektleiter von TIDE, Dr. Jeff Hansen, mit einer der treibenden Bojen. Quelle: UWA

„Sie liefern entscheidende Daten für die Vorhersage von Wellen- und Dünungsbedingungen“, sagt Dr. Jeff Hansen. „Diese neuen, kostengünstigen Wellenbojen ermöglichen es uns nun, detaillierte Wellendaten in Echtzeit mitten im Ozean zu erfassen, wo wir bisher keine Wellenbeobachtungen hatten. Dadurch können wir diese Daten vergleichen und in Wellenvorhersagemodelle einspeisen, um deren Genauigkeit zu verbessern. Daran arbeiten wir gemeinsam mit dem australischen Wetterdienst.“

Wellenvorhersagemodelle hinken atmosphärischen Modellen in Bezug auf die Genauigkeit hinterher, was zum Teil auf das Fehlen von Datenassimilation zurückzuführen ist, einer Technik, bei der Beobachtungen verwendet werden, um Modelle so anzupassen, dass sie besser mit den tatsächlichen Bedingungen übereinstimmen.

„Wenn der Ausgangspunkt falsch ist, ist wahrscheinlich auch der Rest der Vorhersage falsch“, sagt Hansen. „Vorhersagen sind naturgemäß schwierig, da sich Fehler im Laufe der Zeit oft verstärken und zu falschen Vorhersagen führen. Durch die Nutzung von Beobachtungen und Datenassimilation können wir jedoch den Ausgangspunkt jeder sieben- bis zehntägigen Vorhersage, die mehrmals täglich erstellt wird, verbessern.“

Die Daten der treibenden und verankerten Wellenbojen der UWA werden in Kürze dem Informationssystem 2.0 der Weltorganisation für Meteorologie (WIS 2.0) zur Verfügung stehen, das dieses Jahr in Betrieb genommen wurde. WIS 2.0 verbessert bereits die Genauigkeit von Wettervorhersagen weltweit und unterstützt Frühwarnsysteme, da es einen Rahmen für den internationalen, regionalen und nationalen Datenaustausch in Echtzeit bietet.

Die treibenden Bojen sind Teil eines größeren Wellenbojennetzes der Universität, das aus Sofar Spotters, Sofar Smart Moorings oder Datawell Waverider Mk4-Einheiten besteht. Dieses Netzwerk unterstützt derzeit verschiedene Forschungsprojekte zur Verbesserung der Wellenvorhersage, der Küstendynamik an Riffküsten, mariner Hitzewellen, der Wellenenergieentwicklung und des langfristigen Wellenklimas in Westaustralien.

Dank der Investitionen des australischen Integrierten Meeresbeobachtungssystems (IMOS) haben Dr. Mike Cuttler und Professor Ryan Lowe kürzlich 23 neue Wellenbojen an Küstenstandorten im ganzen Land installiert, darunter mindestens eine in jedem Bundesstaat. Die Bojen messen Wellenhöhe, -periode und -richtung sowie die Wassertemperatur in küstennahen Gewässern mit Wassertiefen zwischen 10 und 70 Metern.

Ähnlich wie ihre weiter draußen treibenden Pendants sind diese kleinen, solarbetriebenen Wellenbojen kostengünstig und relativ einfach einzusetzen. Am Meeresboden verankert, sammeln sie wichtige Daten in nahezu Echtzeit, die zur Überprüfung und Verbesserung von Seewettervorhersagen, zur Information von Schiffsbetrieb und Freizeitaktivitäten sowie zur besseren Erforschung von Ozean- und Küstenprozessen benötigt werden.

Die nahezu in Echtzeit verfügbaren Daten können einfach über die neue nationale Website AusWaves.org eingesehen und heruntergeladen werden. Diese Website wurde von Cuttler und Hansen entwickelt, um Daten von allen Wellenbojen der UWA zusammenzutragen und mit bestehenden Websites regionaler Partner zu verknüpfen. Ziel ist es, den Zugang zur ersten landesweit einheitlichen Plattform für die Anzeige qualitätsgeprüfter, nahezu in Echtzeit verfügbarer Wellendaten zu ermöglichen.

Wellendaten in nahezu Echtzeit sind auf einer neuen Website verfügbar: AusWaves.org. Quelle: AusWaves.org .

Cuttler erklärt, die Website AusWaves präsentiere einzigartige Küstenwellendaten benutzerfreundlich und sei auf die Bedürfnisse verschiedenster Akteure im Küstenbereich zugeschnitten. „Durch die visuelle Darstellung und die Möglichkeit, Wellen- und Oberflächentemperaturdaten herunterzuladen, wird diese neue Website die Nutzung der Daten in ganz Australien fördern“, so Cuttler. „Unser Ziel ist es, allen vom Meer abhängigen Akteuren – darunter Aquakulturbetriebe, Tourismusunternehmen, lokale Fischer und Surfer – eine bessere Vorbereitung und mehr Sicherheit auf dem Wasser zu ermöglichen.“

Die Universität entwickelt zudem ein einzigartiges Verfahren zur Nutzung von Wellenenergie für die Erzeugung erneuerbarer Energien. „Es besteht unmittelbares Potenzial für die Entwicklung erneuerbarer Energien, da sich die weltweit größte und beständigste Wellenenergiequelle vor der Südküste Australiens befindet“, so Dr. Hugh Wolgamot vom Ozeaninstitut der Universität. Die durchschnittliche Energie der Meereswellen, die den australischen Kontinentalschelf überqueren, wird auf etwa das Zehnfache des durchschnittlichen Stromverbrauchs Australiens geschätzt.

„Anhaltend starke Winde entlang des riesigen Südlichen Ozeans erzeugen große Wellen, die nahezu kontinuierlich erneuerbare Energie an die Küsten spülen“, sagte Wolgamot. „Insbesondere die südliche und südwestliche Küste des Festlandes sowie die Südwestküste Tasmaniens weisen die höchsten Wellenenergiewerte auf, mit außergewöhnlich hochwertigen Wellen, minimalen Schwankungen und relativ geringen Extremwerten – zwei Eigenschaften, die für eine ununterbrochene Energieerzeugung unerlässlich sind.“

Unter der Leitung von Wolgamot läuft derzeit ein Projekt zur Validierung von Modellvorhersagen mithilfe eines verankerten Multimode-Mehrkörpersystems (M4). Das M4 ist ein oberflächenschwimmender Wellenenergiekonverter, der durch die Biegebewegung seines Gelenks Strom erzeugt. Befinden sich Vorder- und Rückseite des 24 Meter langen Systems im Wellenkamm, liegt der Mittelpunkt im Wellental. Die daraus resultierende Drehbewegung der Teile wird von einem bordeigenen Generator in Strom umgewandelt.

Der diesjährige Einsatz des M4-Projekts im King George Sound im Süden Westaustraliens war ein weltweit erstmaliger groß angelegter Test, der die technische Machbarkeit der Nutzung von Meereswellen in Australien demonstrieren und Betriebsdaten für Forschung und Industrie generieren sollte. Das Projekt ist vollständig Open Source, sodass die Daten mit Wissenschaftlern, Energieentwicklern und der Öffentlichkeit geteilt werden.

Der M4 ist ein oberflächennaher Wellenkraftwerkskonverter, der durch die Biegebewegung seines Gelenks Strom erzeugt. Quelle: UWA