Berechnung im Super-Computer 13.05.2014, 11:08 Uhr

3D-Simulator will Zerstörungen durch Tsunami-Wellen an Land vorhersagen

Der japanische Computerhersteller Fujitsu hat gemeinsam mit der Universität Tohoku einen Simulator entwickelt, der Aufbau und Verlauf von Tsunamis vorherberechnen kann. Die neue Simulationstechnik kombiniert dabei die 2D-Technologie mit einem 3D-Flüssigsimulator. Das ermöglicht deutlich präzisere Vorhersagen von Tsunami-Schäden an Land.

Fischerboote, die durch den japanischen Tsunami am 11. März 2011 an Land geschoben wurden: Der japanische Computerhersteller Fujitsu und die Universität Tohoku haben jetzt einen Simulator entwickelt, der den Verlauf einer Tsunamie-Welle an Land vorhersagen will.

Fischerboote, die durch den japanischen Tsunami am 11. März 2011 an Land geschoben wurden: Der japanische Computerhersteller Fujitsu und die Universität Tohoku haben jetzt einen Simulator entwickelt, der den Verlauf einer Tsunamie-Welle an Land vorhersagen will.

Foto: dpa

Japanische Forscher arbeiten seit der schweren Tsunami-Katastrophe 2011 intensiv an der Vorhersage von Tsunami-Schäden an Land. Während Deutschland und Indonesien ein Frühwarnsystem für den Indischen Ozean aufbauen und dabei beispielsweise Bojen im Meer und Sensoren am Meeresboden installieren, will Japan den Verlauf von Tsunami-Wellen an Land besser verstehen, um deren Zerstörungswirkung auf ein bestimmtes Gebiet besser vorhersagen zu können.

Simulation einer Tsunami-Welle an Land: Eine neue 3D-Technik des Computerherstellers  Fujitsu will den Verlauf einer Tsunami-Welle auch an Land und damit die genauen Zerstörungen vorhersagen.

Simulation einer Tsunami-Welle an Land: Eine neue 3D-Technik des Computerherstellers  Fujitsu will den Verlauf einer Tsunami-Welle auch an Land und damit die genauen Zerstörungen vorhersagen.

Quelle: Fujitsu

Bessere Tsunami-Vorhersage mit Supercomputern

Dabei spielen die Küstenformation und der Verlauf des Meeresbodens einschließlich der Wassertiefe eine große Rolle. Dazu haben der japanische Computerhersteller Fujitsu und die Universität Tohoku die bereits bekannte 2D-Technik, die berechnet, welche Flächen voraussichtlich von Wasser bedeckt sein werden, mit der 3D-Technik kombiniert, die auch die Wasserhöhe vorhersagen will.

Satellitenbild des Tsunamis am 26.12.2004 vor Sumatra: Deutlich zu sehen ist, wie sich das Wasser zunächst zurückzieht, um dann mit Gewalt das Land zu überschwemmen.

Satellitenbild des Tsunamis am 26.12.2004 vor Sumatra: Deutlich zu sehen ist, wie sich das Wasser zunächst zurückzieht, um dann mit Gewalt das Land zu überschwemmen.

Quelle: Geomar/Satellite Imaging Corporation

Fujitsus 3D-Flüssigsimulation nutzt nun eine hydrodynamische Technik, die das dreidimensionale Verhalten von Wasser, beispielsweise brechende Wellen und das Überfließen von Wassersperren, berechenbar macht.

Der 3D-Simulator kann den Verlauf von Tsunami-Wellen vom Ursprung eines Erdbebens bis zum Auftreffen an der Küste nachbilden. Der Computer berechnet den Wasseranstieg für städtische Gebiete und in Flüssen als Folge einer Tsunami-Welle im Detail. Die Simulationstechnik berücksichtig dabei das Zusammenspiel des Tsunamis und der Topografie an der Küste und in urbanen Gebieten.

3D-Simulation einer Tsunami-Welle.

3D-Simulation einer Tsunami-Welle.

Quelle: Universität Tohoku

Hochkomplexe Berechnungen des Zerstörungsverlaufes

Problematisch war bisher der hohe Rechenaufwand, den eine Simulation von Wasserwellen über ein weites Gebiet von der Tsunami-Quelle bis zur Küste erfordert. Für die Verbesserung der Vorhersage wurden die beiden Methoden der 2D- und 3D-Simulation verbunden. Dabei werden Daten bezüglich Wellenhöhe und Tsunami-Geschwindigkeit aus der 2D-Berechnung in das 3D-System eingespeist und vom 3D-Simulator weiterverarbeitet. Da die Berechnung des Tsunami-Verlaufs im Wasser vom Rechenaufwand her weniger anspruchsvoll ist, wird die 3D-Kalkulation erst ab dem Zeitpunkt des Erreichens der Küste angesetzt.

Die zerstörte Küstenstadt Kisenuma nach dem japanischen Tsunami am 11. März 2011: Mit neuen Techniken wollen japanische Forscher den Verlauf von Tsunami-Wellen besser vorhersagen.

Die zerstörte Küstenstadt Kisenuma nach dem japanischen Tsunami am 11. März 2011: Mit neuen Techniken wollen japanische Forscher den Verlauf von Tsunami-Wellen besser vorhersagen.

Quelle: dpa

Die Verkürzung der Berechnungsdauer ist entscheidend, da selbst die neuesten Supercomputer-Systeme laut Fujitsu bis zu 200 Jahre benötigen würden, um den Tsunami-Verlauf von der Quelle im Meer bis zu allen Küstenschäden wirklich im Detail zu berechnen. Der neue Simulator kann den Verlauf einer breiten Tsunami-Welle nach Angaben der Entwickler über 10 Quadratkilometer innerhalb von 160 Stunden berechnen.

Kooperation von Fujitsu und der Universität Tohoku begann 2012

Professsor Fumihiko Imamura von der Universität Tohoku.

Professsor Fumihiko Imamura von der Universität Tohoku.

Quelle: Universität Tohoku

Die Entwicklung des Simulators für Tsunami-Schäden hat bislang zwei Jahre in Anspruch genommen. Professsor Fumihiko Imamura von der Universität Tohoku nutzte bereits seit einiger Zeit zweidimensionale Technologien für die Berechnung von Tsunami-Verläufen, allerdings ließen sich Schäden an Gebäuden und der Anstieg des Flusswassers damit nicht genügend präzise vorhersagen. 

Ein Beitrag von:

  • Peter Odrich

    Peter Odrich studierte Betriebswirtschaftslehre mit Schwerpunkt Verkehrsbetriebe. Nach 28 Jahren als Wirtschaftsredakteur einer deutschen überregionalen Tageszeitung mit langer Tätigkeit in Ostasien kehrte er ins heimatliche Grossbritannien zurück. Seitdem berichtet er freiberuflich für Zeitungen und Technische Informationsdienste in verschiedenen Ländern. Dabei stehen Verkehrsthemen, Metalle und ostasiatische Themen im Vordergrund.

Themen im Artikel

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics Development Engineer, Digital Signal Processing (m/f) Innsbruck (Österreich)
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen Development Engineer Hardware (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
BHS-Sonthofen GmbH-Firmenlogo
BHS-Sonthofen GmbH Ingenieur Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) Sonthofen
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Development Engineer Electronics (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Minimax Viking Research & Development GmbH-Firmenlogo
Minimax Viking Research & Development GmbH R&D Direktor (m/w/d) für den Produktbereich Brandmelder- und Löschsteuerzentralen Bad Oldesloe
ZIZ Ziegel-Innovations-Zentrum GmbH-Firmenlogo
ZIZ Ziegel-Innovations-Zentrum GmbH Bauingenieur als Produktentwickler (m/w/d) München
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR-Firmenlogo
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR Antennenentwickler*in Hochleistungsradar TIRA zur Weltraumbeobachtung Wachtberg bei Bonn
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics R&D Engineer for Mechanical Implant Components (m/f) Innsbruck (Österreich)
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen Ingenieur Schaltungsentwicklung für Lenkungssteuergeräte (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
BEKO TECHNOLOGIES GMBH-Firmenlogo
BEKO TECHNOLOGIES GMBH Entwicklungsingenieur (m/w/d) Serienprodukte Neuss

Alle Forschung & Entwicklung Jobs

Top 5 Forschung

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.