Oberseminar Numerische Mathematik / Scientific Computing
Jörn Behrens
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung
Mathematische Modellierung für das deutsch-indonesische Tsunami-Fruehwarnsystem
Abstract:
Als Reaktion auf die verheerende Flutkatastrophe nach dem Tsunami am 26. Dezember 2004 im Indischen Ozean wurde von der damaligen Bundesregierung eine Wiederaufbauhilfe von ca. 500 Mio. Euro zugesagt. Darin enthalten war auch ein Betrag von inzwischen ca. 50 Mio. Euro für den Aufbau eines Tsunami-Frühwarnsystems in Jakarta, Indonesien durch ein Konsortium von deutschen Forschungseinrichtungen.
Das Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung ist für die Simulations-Komponente innerhalb dieses Systems verantwortlich. Dabei leistet die Simulation die Synthese der eingehenden Daten zu einem Gesamt-Lagebild und spielt daher eine zentrale Rolle im Warnprozess. Leider ist die Menge und Güte der kurzfristig verfügbaren Messungen sehr gering, die Komplexität der Simulationsaufgabe - wie bei allen realen Anwendungen - aber hoch. Daher ist die eigentliche (inverse) Aufgabe
"gegeben eine Reihe von Wasserständen, Erdbebenparametern und Erdkrustenverschiebungen; wie hoch wird die Welle an der Küste?"
nur mit Hilfe verschiedenartiger Ansätze in den einzelnen Schritten der Modellierung zu lösen.
Im Vortrag wird zunächst das Gesamtkonzept vorgestellt, das aufgrund der Zeitkritikalität auf einer Vielzahl vorherberechneter Szenarien basiert. Die Tsunami-Szenarien werden mittels eines Finite-Elemente-Modells mit unstrukturierten, lokal verfeinerten Gittern berechnet. Die eingesetzten numerischen Verfahren sind den Genauigkeits- und Berandungs-Bedingungen angepasst. Im eigentlichen Inversionsproblem wird ein Analog-Ansatz verwendet, der sich einfacher gewichteter Normen in der Optimierungsfunktion bedient. Es zeigt sich, dass dieser Ansatz robust und unter den gegebenen geringen Datenmengen auch recht genau arbeiten kann. Ergebnisse werden anhand von historischen und simulierten Tsunami-Ereignissen vorgestellt.
| Datum: | 26.01.09 | Zeit: | 16:15 Uhr | Ort: | FU Berlin, Institut für Mathematik, Arnimallee 6, 14195 Berlin. | Raum: | 032 im Erdgeschoss |