Luftgestützte LiDAR-Messungen der Meeresoberfläche in Küstengebieten

Übersicht

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Erfassung von Seegangsdaten im komplexen Küstenbereich der Deutschen Bucht basierend auf fluggestützten LiDAR (Light Detection And Ranging)-Messungen, wobei erstmals der Nachlauf eines Offshore-Windparks im Seegang durch Elevationsmessungen nachgewiesen wird.
Nach einer grundlegenden Einführung in die physikalische Ozeanographie mit Fokus auf die Beschreibung der Meeresoberfläche wird das das verwendete LiDAR-Gerät sowie die Adaption von Hardware und Software und die Integration für den Einsatz über der Nordsee vorgestellt. Es folgt eine Darstellung der Prozessierung der Rohdaten zur Bestimmung von geolokalisierten Oberflächenfeldern.
Es werden die für eine umfassende Auswertung verfügbaren Datensätze umrissen, woraufhin Werkzeuge zur Berechnung von Seegangsspektren aus dem Bereich der Ozeanographie zur Analyse der LiDAR-Oberflächendaten angepasst, vorgestellt und an einem kurzen Flugabschnitt in unmittelbarer Nähe zu einer Seegangsboje überprüft werden.
Diese Werkzeuge werden in Fallstudien auf zwei unterschiedliche Wind- und Seegangssituationen angewendet. Dabei gelingt der erste Nachweis des, durch in aktueller Forschung gekoppelte Wetter-Seegangsmodellen prognostizierten, Nachlaufs von Offshore-Windparks im Seegang durch Elevationsmessungen in einer entstehenden Windsee. Die Arbeit schliesst mit einem Ausblick über mögliche Anwendungen und die Bedeutung solcher Messungen.
Hervorzuheben ist das Gesamtkonzept der Messkette und der Messstrategie sowie dessen Umsetzung von der Integration eines Laserscanners bis hin zur wissenschaftlichen Verwertung der damit in der Deutschen Bucht durchgeführten Messungen. In mehreren Prozessierungsstufen fallen Resultate an, die in ihrer flächigen Abdeckung und Auflösung für die Deutsche Bucht einzigartig sind, und wesentliche Beiträge für die Formulierung und Validierung von Seegangsmodellen sowie die Auswertung von Satellitendaten leisten können.