„Qualitätsgesicherte Bodendaten“: Die Bedeutung von Daten und Informationen über den Gewässerboden ist in den letzten Jahrzehnten stetig gewachsen. Sie werden insbesondere von der maritimen Wirtschaft, von Planungsbüros, Ökologen, aber auch von Bundes- und Landes-Behörden zur Erfüllung ihrer Aufgaben angefragt. Die bei Bundesbehörden und Verwaltungen vorhandenen Seevermessungsdaten und sedimentologischen Daten (Sedimentproben und Seiten sicht-sonaraufnahmen bzw. -kartierungen) sollen zu einem qualitätsgesicherten datenbankbasierten Simulationsmodell der Gewässerbodenoberfläche der Deutschen Bucht zusammengeführt werden. Auf diesen Daten und datenbasierten Modellen können anschließend konsistente flächendeckende sedimentologische und geomorphologische Basisprodukte, wie z.B. jährliche Bathymetrien, erstellt werden.

„Analyse der Bodendaten und Ableitung von Produkten“: Dieses Teilziel fokussiert sich auf die Ableitung von zum Teil komplexen geomorphologischen Produkten (Tiefendifferenzen, Hypsometrien, Animationen, Karten von Sedimenteigenschaften). Zudem sollen Methoden zur räumlichen Interpolation von Korngrößenverteilungen in Abhängigkeit der Meeresbodenfazies und des hydrodynamischen Systems verbessert, durchgeführt und die Ergebnisse als Produkte angeboten werden. Exemplarisch soll geprüft werden, inwieweit durch die Kombination morphologischer Zeitreihen eine zeitvariante Oberflächensedimentverteilung berechnet werden kann. Durch konzeptionelle Analysen sollen des Weiteren Zusammenhänge von Bodendaten und Ergebnissen der HN-Modellierung erfasst werden. Die Ergebnisse sind Klassifizierungen und Beschreibungen der unterschiedlichen Meeresbodentypen nach bodenphysikalischen, hydro- und sedimentdynamischen Eigenschaften in Form von Karten und Texten sowie der daraus folgenden Funktion als Habitat, Ressource oder Baugrund.

„Datenhaltung und –veröffentlichung“: Die einfache Zugänglichkeit und Recherchierbarkeit der zusammengetragenen Daten und erstellten Produkte ist eine wesentliche Voraussetzung für die Akzeptanz und Nutzung durch die im Gesamtziel adressierten Zielgruppen. Hierzu werden geeignete Voransichten und Downloadkomponenten entwickelt und in die Infrastruktur der etablierten Internetportale im Geschäftsbereich des BMVI integriert.

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Milbradt

Im Rahmen des Teilprojektes EasyGSH-DB_Dialog des Verbundprojekt EasyGSH-DB wird durch die Firma Küste und Raum ein Beteiligungsprozess über die gesamte Dauer des Projektverlaufs organisiert und durchgeführt. Durch einen gegenseitigen Austausch der Partner des Konsortiums mit den potenziellen Nutzern der Daten wird eine proaktive Vermittlung von Nachfrage und möglichen Angeboten organisiert. Ziel ist es, Lösungen für eine repräsentative Auswahl von Anforderungen gemeinsam mit potentiellen Nutzern zu identifizieren und praxistauglich zu entwickeln. Die Aufgaben der Firma Küste und Raum zielen in der Hauptsache auf die Kommunikation zwischen dem Projektkonsortium und Stakeholdern ab. In der ersten Projektphase werden die relevanten Stakeholder und deren Bedarfe an Produkten identifiziert um in der zweiten Projektphase dann ausgewählte Produkte im Rahmen der Partizipativen Produktentwicklung als Prototypen entwickeln zu können.

Wichtige Zielgruppen für die Nutzung von marinen Geodaten sind sowohl Bundes-, Landes- und kommunale Verwaltungen (Verkehrs- und Umweltministerien, Küstenschutz- und Umweltbehörden etc.), öffentliche Institutionen aus der Forschung (Meereskunde, Küsteningenieurwesen, Umweltwissenschaften, etc.), als auch die Öffentlichkeit, bestehend aus NGOs (Umweltverbände, Umweltschutzorganisationen, Tourismus, Seglerverband etc.) sowie die Wirtschaft (Energieerzeuger, Ingenieurbüros, Fischerei, etc.). Ziel ist es möglichst alle relevanten Gruppen in den Partizipationsprozess miteinzubeziehen.

Um dies zu gewährleisten erfolgt in der ersten Prozessphase eine umfangreiche Analyse,

• der bereits bestehenden Produkte die aktuell seitens der Projektpartner aber auch über andere Quellen zu den Themenfeldern geomorphologische und hydrologische Basisdaten erhältlich sind,

• welche relevanten Stakeholder für den Bereich der deutschen Bucht einzubinden sind. In Abstimmung mit den Konsortiumspartnern und der Bereitschaft der identifizierten Stakeholder wird der Grad der weiteren Einbindung in das Projekt festgelegt.

• der Bedarfe der identifizierten Stakeholder. Dazu werden ausgewählte Stakeholder in Form strukturierter Interviews konsultiert und zu Bedarfen und bestehenden Defiziten befragt.

• der identifizierten Produktbedarfe, die sich aus der Analyse von Bedarfen und Defiziten ergeben haben. In einem gemeinsam mit den Stakeholdern und Konsortiumspartnern durchgeführtem Abstimmungsprozess werden die (weiter) zu entwickelnden Produkte ausgewählt.

In der zweiten Projektphase wird basierend auf den Ergebnissen der Analysen eine Partizipative Produktentwicklung für die ausgewählten Produktbedarfe durchgeführt. Ziel ist es gemeinsam mit den Stakeholdern anwendungsreife und praxistaugliche Lösungen zu entwickeln. In der vorgeschalteten Dialogphase geht es hauptsächlich um den engen Austausch zwischen dem Projektkonsortium und den Nutzern der zu entwickelnden Produkte. Um anwenderfreundliche und auf den jeweiligen (genannten) Bedarf bezogene Produkte zu entwickeln, wird dieser Austausch in Form von Einzelgesprächen und Workshops mit den jeweiligen Stakeholdern organisiert. In der anschließenden Phase des Prototyping erfolgt die Weiterentwicklung zu prototypischen Produkten für ausgewählte Anwendungsfälle. Die Gebrauchstauglichkeit wird durch eine interaktive Abstimmung anhand von Testläufen sichergestellt, in die alle Konsortialpartner und die relevanten Stakeholder eingebunden werden.

Ansprechpartner: Dr. Jürgen Meyerdirks

Die Aufgaben des Instituts für Wasserbau der Technischen Universität Hamburg (TUHH-WB) liegen schwerpunktmäßig auf der modellgestützten Ermittlung und Bereitstellung von qualitätsgesicherten zeitlich und räumlich hochaufgelösten hydrodynamischen, morphodynamischen Bedingungen sowie der Salzgehalte in der deutschen Bucht für den Zeitraum 1996 bis 2015 als Grundlage für zielgruppenspezifische Anwendungen. Hierzu wird als Teil des Multimodellansatzes die Modellkette Telemac – Sisyphe – Tomawac sowie vergleichend für den Seegang das Modell SWAN eingesetzt.
Ein wesentlicher Punkt der Arbeiten wird neben dem eigentlichen Betrieb der Modelle die Qualitätssicherung der Ergebnisse durch den direkten Vergleich mit den Berechnungsergebnissen der BAW (vgl. Leitantrag) sein. Die TUHH führt im Rahmen des Multimodellansatzes dreidimensionale Simulation von Hydrodynamik und Seegang sowie Salz- und Sedimenttransport mit Telemac/Sisyphe/Tomawac durch. Es ist zu erwarten, dass durch den fortwährenden Vergleich der Arbeitsergebnisse im Projekt Methoden zur Qualitätssicherung erarbeitet werden, die ausschließlich auf der Grundlage fortwährender Vergleiche der Arbeitsergebnisse zu erreichen sind, und die dafür sorgen werden, dass zukünftig sowohl bei den Projektpartnern als auch bei anderen Institutionen die Qualität der Modellergebnisse deutlich verbessert werden kann.

Die im Rahmen dieses Teilprojekts der TUHH eingesetzte Telemac – Modellkette nutzt durchgängig das Finite-Elemente-Verfahren zur Lösung der Bewegungsgleichungen. Durch den Multimodellansatz (die Modellkette der BAW nutzt die Finite-Differenzen-Methode) ist es ferner möglich, die Modellperformance der verschiedenen Modellfamilien zu vergleichen.

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle

Das Teilprojekt EasyGSH_ModPort ist eingebettet in das mFUND-Verbundprojekt EasyGSH-DB und beinhaltet Simulationsläufe und Analysen durch BAW und TUHH. Diese bilden die Grundlage zur Bearbeitung von küstenwasserbaulichen Fragestellungen und darüber hinaus gehenden Untersuchungen, die eine räumlich und zeitlich konsistente Basis an marinen Geo- und Hydrodynamikdaten voraussetzen. Im Einzelnen fokussieren sich die Arbeiten in diesem Teilprojekt auf die

• Erstellung qualitätsgesicherter Simulationsdaten zu Hydrodynamik, Salz-/Sedimenttransport sowie Seegangsparameter,

• Analyse der Simulationsdaten und Ableitung von Produkten und

• Datenhaltung und –veröffentlichung.

"Simulationsdaten": Zur Charakterisierung der dynamischen Verhältnisse in der Deutschen Bucht werden hydrodynamische Messdaten, die in der Regel nur punktuell vorliegen, über Simulationsmodelle räumlich und zeitlich interpoliert und damit konsistente Referenzdatensätze für den Naturraum Deutsche Bucht erstellt. Hierbei werden zunächst Daten für eine Zeitspanne von 20 Jahren (1996 – 2015) betrachtet, die einen vollständigen Nodal-Zyklus der Partialtiden des Mondes (18,6 Jahre) abbilden. Sie beschreiben einen hinreichend rezenten Zeitraum, der für viele Fragestellungen und Planungsaufgaben bereits ausreichend ist. Neben den eigentlichen Grunddaten werden auch abgeleitete, charakteristische Größen zusammengeführt.

"Analyse der Simulationsdaten und Ableitung von Produkten": Sowohl die angestrebte hohe räumliche und zeitliche Auflösung als auch die Qualität der Simulationsdaten erlauben vielfältige Kennwertanalysen zu Wasserstand, Strömung, Salz- und Sedimenttransport sowie zum Seegang und damit deren Veränderungen über die Jahre. Dieses betrifft ebenfalls die Analyse und statistische Bewertung von Häufigkeiten der hydrodynamischen Größen und die Zuordnung von Eintrittswahrscheinlichkeiten. Zur detaillierten Charakterisierung der Tidedynamik werden harmonische Konstanten von Wasserstand und Strömung dokumentiert.

"Datenhaltung und –veröffentlichung": Die einfache Zugänglichkeit zu den als digitaler Katalog zusammengestellten Daten und Produkten ist eine wesentliche Voraussetzung für die Akzeptanz und Nutzung durch die adressierten Zielgruppen. Hierzu müssen die genutzten IT-Infrastrukturkomponenten bei BAW und BSH weiter vernetzt, Metadaten und Datendienste angepasst und erweitert sowie einfache Einstiegspunkte, Voransichten und Downloadkomponenten integriert werden.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Andreas Plüß