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Wie stark können Gezeiten innerhalb einer einzigen Bucht variieren?
Gezeiten können entlang einer Küste weit stärker variieren, als einzelne Pegelstationen oder grobe Satellitenmessungen erkennen lassen. Eine neue Auswertung von mehr als 40 Jahren Satellitenaufnahmen bestimmt Gezeiten in 100-Meter-Abständen und zeigt in einer neuseeländischen Bucht Unterschiede von fast einem Meter. Das Verfahren könnte lokale Vorhersagen und Hochwassermodelle verbessern.
Oxford (England). Gezeiten bestimmen, wie hoch das Meer an einer Küste steht und wann sich die Wasserlinie über einen Strand verschiebt. Für viele Küstenabschnitte stammen solche Angaben bisher aus einzelnen Pegeln oder aus Satellitenmessungen, deren räumliche Auflösung nahe der Küste begrenzt ist, wodurch kleinräumige Unterschiede zwischen benachbarten Stränden unentdeckt bleiben können.
Forscher der Technischen Universität München (TUM) um Dr. Michael G. Hart-Davis haben nun untersucht, ob sich diese Lücke mit langjährigen Satellitenbildern der Wasserlinie schließen lässt. Das Team wertete dafür Uferlinien entlang des Pazifiks aus, die aus Landsat-Aufnahmen von 1984 bis 2026 abgeleitet wurden, und erfasste die untersuchten Küsten in Abständen von 100 Metern.
Die Satellitenbilder messen die Meereshöhe nicht direkt, sondern zeigen, wie sich die Grenze zwischen Wasser und Land auf einem geneigten Strand verschiebt. Zusammen mit der jeweiligen Strandneigung lässt sich diese Bewegung in Änderungen des Wasserstands umrechnen, aus deren langen Zeitreihen anschließend die wiederkehrenden Rhythmen der Gezeiten bestimmt werden.
„Unsere Methode vereint die Präzision lokaler Pegelstationen mit der Abdeckung von Satellitenbildern“, sagt Dr. Michael G. Hart-Davis.
Ein wichtiger Test erfolgte an Küsten Neuseelands, wo die satellitengestützten Werte mit Messungen von Pegelstationen verglichen werden konnten. Für die dominierende halbtägige Mondtide, also den wichtigsten zweimal täglichen Gezeitenrhythmus, lag der mittlere Fehler der berechneten Amplitude bei rund 5,8 Zentimetern. Die Phase, die die zeitliche Lage dieses Rhythmus beschreibt, wich im Mittel um etwa 4,1 Grad ab, was für die räumliche Analyse eine nützliche Genauigkeit ergibt.
Besonders deutlich wurde der Gewinn an räumlicher Auflösung in der South Taranaki Bight in Neuseeland, wo sich die aus den Satellitendaten bestimmte Gezeitenhöhe entlang einer etwa 90 Kilometer langen Küstenstrecke um fast einen Meter unterschied. Rund um Christchurch lagen die Gezeiten in Pegasus Bay zudem etwa 40 Zentimeter höher als an Stränden südlich der Stadt.
Solche Unterschiede sind relevant, weil eine Vorhersage von einer weiter entfernten Pegelstation die Bedingungen an einem einzelnen Strand nicht immer gut abbildet, besonders wenn Messstationen weit auseinanderliegen oder ganz fehlen. Die neue Methode kann dort zusätzliche lokale Informationen liefern, ohne dass an jedem Küstenabschnitt ein Pegel installiert werden muss.
„Damit können wir auch die Datenlücke an Küstenregionen ohne eigene Pegelstationen schließen“, sagt Dr. Michael G. Hart-Davis.
Auch für Modelle von Küstenüberschwemmungen kann eine feinere Kenntnis der Gezeiten wichtig sein, weil Sturmfluten, hoher Abfluss aus Flüssen, Niederschlag und die jeweilige Tide zusammenwirken können. Kleinräumig genauere Gezeitenwerte könnten deshalb helfen, solche kombinierten Belastungen besser einzuordnen und lokale Vorhersagen langfristig zu verfeinern.