Geschwindigkeit berechnen
Tsunamis entstehen, nachdem ein Erdbeben, ein Erdrutsch oder ein anderes auslösendes Ereignis ein großes Wasservolumen bewegt hat. Die potenzielle Energie dieser vertikalen Verschiebung wird in Form von Wellen in kinetische horizontale Energie umgewandelt. Die Geschwindigkeit des Tsunamis bei seiner Ausbreitung hängt von der Wassertiefe ab, wobei er sich über tiefem Wasser schneller bewegt. Wenn der Tsunami die flacheren Gewässer eines Küstengebiets erreicht, verlangsamt sich seine Geschwindigkeit und seine Wellen werden steiler.
Hinweis:
Weitere Informationen darüber, wie Tsunamis entstehen und sich verändern, finden Sie unter Das Leben eines Tsunamis.
Sie stellen die Pfade von drei potenziellen Tsunamis auf einer Karte dar, von denen Virginia Beach betroffen sein könnte. Sie verwenden ein digitales Höhenmodell (digital elevation model, DEM) des Meeresbodens, um die Geschwindigkeit des jeweiligen Tsunamis zu berechnen.
Potenzielle Auslöser von Tsunamis untersuchen
In diesem Lernprogramm untersuchen Sie drei mögliche Tsunami-Auslöser im Nordatlantik: ein Erdbeben im Puerto-Rico-Graben, einen Erdrutsch auf La Palma auf den Kanarischen Inseln und einen Unterwassererdrutsch 100 Kilometer vor der Ostküste der Vereinigten Staaten.
Die Daten, die Sie für diese Analyse benötigen, werden in einem ArcGIS Pro-Projektpaket (.ppkx) bereitgestellt. Sie laden das Projekt herunter und untersuchen anhand dieser Daten die oben beschriebenen Standorte.
- Laden Sie das Projektpaket Tsunami herunter.
Die Datei Tsunami.ppkx wird auf Ihren Computer heruntergeladen.
Hinweis:
Eine .ppkx-Datei ist ein ArcGIS Pro-Projektpaket und kann Karten, Daten und weitere Dateien, die Sie in ArcGIS Pro öffnen können, enthalten. Weitere Informationen zum Verwalten von .ppkx-Dateien erhalten Sie in dieser Anleitung.
- Suchen Sie die heruntergeladene Datei auf Ihrem Computer. Doppelklicken Sie auf Tsunami.ppkx, um das Paket in ArcGIS Pro zu öffnen.
- Wenn Sie dazu aufgefordert werden, melden Sie sich mit Ihrem ArcGIS-Konto an.
Hinweis:
Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
Es wird eine Karte angezeigt, die die Tiefseemessung im Atlantischen Ozean abbildet. Die Karte verwendet die flächentreue Albers-Projektion. Bei Analysen mit Flächen- oder Entfernungsberechnungen ist es wichtig, eine flächentreue Projektion zu verwenden.
Es sind vier Positionen markiert. Sie schauen sich jede dieser Positionen nacheinander an.
- Zoomen Sie auf der Karte auf die blauen und gelben Punkte an der Ostküste der Vereinigten Staaten.
Der blaue Punkt kennzeichnet Virginia Beach, eine Stadt mit fast 500.000 Einwohnern, die für diese Analyse als gefährdeter Standort ausgewählt wurde.
Der gelbe Punkt markiert den Currituck Slide, auch Currituck Slump genannt. Dieser Standort liegt am Rande des Kontinentalschelfs, wo sich einst ein Unterwassererdrutsch (Submarine Mass Failure, SMF) ereignet hat. Es wird vermutet, dass sich der Currituck SMF vor 24.000 bis 50.000 Jahren ereignete. Er verdrängte 165 Kubikkilometer Wasser und verursachte einen Tsunami mit einer Überflutung von mehr als 5 Metern im Bereich des nahe gelegenen Norfolk, Virginia. Ein ähnliches Ereignis in diesem Gebiet ist nicht auszuschließen.
Hinweis:
Weitere Informationen zum Currituck Slide und das damit verbundene Tsunami-Potenzial finden Sie unter Potenzial für großflächige unterseeische Hangrutschungen und das Entstehen Tsunamis an der mittelatlantischen Küste der USA.
- Vergrößern Sie die Ansicht der Karte, und schwenken Sie nach Süden zu dem rosa Punkt in der Karibik.
Der Puerto-Rico-Graben ist der tiefste Bereich im Atlantischen Ozean. Er liegt in der sogenannten Subduktionszone zwischen der Karibischen und der Nordamerikanischen Platte und ist damit dem Risiko von Erdbeben und unterseeischen Erdrutschen ausgesetzt. Ein im Graben ausgelöster Tsunami würde sich am verheerendsten auf Puerto Rico auswirken, und bei entsprechender Größe könnte er auch bis nach Virginia Beach reichen.
Hinweis:
Weitere Informationen zum Puerto-Rico-Graben und dem damit verbundenen Tsunami-Potenzial finden Sie in Der Puerto-Rico-Graben: Die Bedeutung für die Plattentektonik und die Erdbeben- und Tsunami-Gefahr.
- Vergrößern Sie die Ansicht, und schwenken Sie nach Osten zu dem roten Punkt auf den Kanarischen Inseln vor der Nordwestküste Afrikas.
La Palma ist eine vulkanisch aktive Insel. Es ist durchaus möglich, dass ein Vulkanausbruch einen größeren Erdrutsch und damit auch einen Tsunami auslösen könnte. Bei einer entsprechenden Größe könnte der Tsunami auch in Virginia Beach zu spüren sein, wenngleich die Wahrscheinlichkeit von Schäden in Nordamerika gering ist.
Hinweis:
Weitere Informationen über La Palma und das Tsunami-Potenzial finden Sie unter Volcano Watch – Die Hypothese vom "Megatsunami" auf den Kanarischen Inseln und warum er kein Wasser führt.
- Klicken Sie auf der Karte auf einen beliebigen Bereich im Meer.
Ein Pop-up wird angezeigt. Der Wert neben Stretch.Pixel Value gibt die Tiefe des Meers an dieser Position in Metern an.
Gebiete mit größerer Meerestiefe sind in dunkleren Grautönen und flachere Gebiete in helleren Grautönen dargestellt. Anhand dieser Meerestiefenwerte können Sie berechnen, wie schnell sich ein Tsunami ausbreiten wird.
Hinweis:
Der Layer AtlanticDEM ist eine Teilmenge des Layers TopoBathy im ArcGIS Living Atlas. Sie wurde im Bereich Raster exportieren erstellt.
- Schließen Sie das Pop-up.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Locations, und klicken Sie auf Auf Layer zoomen.
Linien verdichten
Ein Tsunami, der durch eine der drei oben genannten möglichen Ursachen ausgelöst wird, würde sich radial nach außen ausbreiten und viele Küsten erreichen. Für diese Analyse berechnen Sie jedoch nur die Ausbreitungszeit bis zu einem bestimmten Standort: Virginia Beach (USA).
Zur Berechnung der Ausbreitungszeit müssen Sie geodätische Linien zwischen jedem Tsunami-Entstehungsort und Virginia Beach zeichnen. Eine geodätische Linie ist die kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten auf der gekrümmten Erdoberfläche.
- Aktivieren Sie im Bereich Inhalt das Kontrollkästchen neben Tsunami Paths, um den Layer zu aktivieren.
Im Layer Tsunami Paths sind die einzelnen Tsunami-Entstehungsorte mit Virginia Beach verbunden. Die Linien werden gerade angezeigt, aber eine gerade Linie auf einer Karte ist nicht unbedingt ein gerader Weg in der Realität. Sie verwenden das Werkzeug Geodätisch verdichten, um Linien zu erstellen, die mit Sicherheit geodätisch sind.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Analyse. Klicken Sie in der Gruppe Geoverarbeitung auf Werkzeuge.
Daraufhin wird der Bereich Geoverarbeitung angezeigt.
- Geben Sie in die Suchleiste Geodätisch verdichten ein. Klicken Sie in den Suchergebnissen auf Geodätisch verdichten.
Die Parameter des Werkzeugs werden angezeigt. Mit diesem Werkzeug können Sie Linien mit vielen Stützpunkten erstellen, die in definierten Intervallen entlang der Linie angeordnet sind. Diese Stützpunkte tragen dazu bei, dass die Linie unabhängig von der Projektion der Karte ihr echtes Shape beibehält.
- Wählen Sie für Eingabe-Features die Option Tsunami Paths aus.
- Ersetzen Sie unter Ausgabe-Features-Class den Text GeodeticDensify durch Geodesic, und drücken Sie die Tabulatortaste.
Hinweis:
Die neue Feature-Class wird in Tsunami.gdb, der Standard-Geodatabase des Projekts, gespeichert. Sie können auf das Feld Ausgabe-Feature-Class klicken, um den vollständigen Pfad anzuzeigen.
- Stellen Sie sicher, dass Geodätischer Typ auf Geodätisch und Entfernung auf 50 Kilometer festgelegt ist.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Der Karte wird ein neuer Layer mit dem Namen TsunamiPaths_Geodesic hinzugefügt.
Die Linie von La Palma nach Virginia Beach ist stärker gekrümmt als die gleiche Linie im originalen Tsunami Paths-Layer.
- Vergrößern Sie die Ansicht, um die beiden Layer mit den Routen vom Puerto-Rico-Graben und dem Currituck Slide zu vergleichen.
Auch diese Linien verlaufen im neuen Layer etwas anders. Entgegen dem, wie sie auf dieser Karte angezeigt werden, stellen die gebogenen Linien die kürzeren Entfernungen dar.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Tsunami Paths und dann auf Entfernen.
- Aktivieren Sie im Bereich Inhalt das Kontrollkästchen neben TopoBathy Hillshade, um diesen Layer zu aktivieren.
Höhenänderungen auf dem Meeresboden werden durch die Schummerung verdeutlicht. Die Tiefseemessung lässt sich nun einfacher als Gebirge und Grate interpretieren. Der Hillshade-Layer verwendet einen Mischmodus, sodass die hellen und dunklen Bereiche des DEM-Layers darunter immer noch sichtbar sind.
- Folgen Sie visuell der Route von La Palma nach Virginia Beach, und beachten Sie dabei die Veränderungen des Meeresbodens entlang der Route.
Frage 1: Welche Meeresboden-Features und Landformen würde ein Tsunami auf seinem Weg von La Palma nach Virginia Beach überqueren? Welche Auswirkungen könnten sie auf die Geschwindigkeit des Tsunamis haben?
Hinweis:
Die Antworten finden Sie am Ende dieses Lernprogramms.
Geschwindigkeits-Raster auf der Grundlage der Wassertiefe berechnen
Die Geschwindigkeit eines Tsunamis kann als Quadratwurzel aus dem Ergebnis der Beschleunigung aufgrund der Erdanziehungskraft (g) und der Meerestiefe (d) oder √(g*d) geschätzt werden. Die Standardbeschleunigung aufgrund der Erdanziehungskraft (g) ist definiert als 9,80665 Meter pro Sekunde zum Quadrat. Die Werte für die Wassertiefe (d) sind im Layer AtlanticDEM angegeben. An einer Position mit einer Tiefe von 4.000 Metern beträgt die Tsunami-Geschwindigkeit √(9,80665m/s² * 4000m) bzw. 198,057 Meter pro Sekunde.
Verwenden Sie das Werkzeug Raster berechnen, um einen neuen Raster-Layer zu erstellen, in dem der Wert jeder Zelle die Geschwindigkeit eines Tsunamis in diesem Gebiet angibt.
- Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück.
- Navigieren Sie zum Werkzeug Raster berechnen, und öffnen Sie es.
Tipp:
Wenn Ihnen zwei Optionen für Raster berechnen angezeigt werden, wählen Sie eine davon aus.
- Geben Sie im Ausdrucksfeld den folgenden Ausdruck ein, oder kopieren Sie ihn über die Zwischenablage dort hinein: Int(SquareRoot(9.80665*"AtlanticDEM")).
Tipp:
Sie können diesen Ausdruck auch erstellen, indem Sie auf Elemente in den Feldern Werkzeuge und Raster doppelklicken.
In dieser Zeile wird die Quadratwurzel aus g x d berechnet, wobei g gleich 9,80665 und d die Meerestiefe gemäß dem Messwert im Layer AtlanticDEM ist. Der Ausdruck ist in eine Int-Funktion eingebettet, um sicherzustellen, dass die Ausgabe ein Integer-Raster ist. Sie konvertieren später einen Teil dieses Rasters in Polygone, wofür Sie ein Integer-Raster als Eingabe benötigen.
Im Bereich Inhalt können Sie sehen, dass der Bereich für die AtlanticDEM-Werte von -8.385 bis 5.560 reicht. Die für Sie interessanten Werte sind alle negativ und stehen somit für Meter unterhalb des Meeresspiegels. Allerdings ist es nicht möglich, die Quadratwurzel aus einer negativen Zahl zu berechnen. Sie ändern den Ausdruck, um die AtlanticDEM-Werte umzukehren, sodass die Meeresflächen positiv und die Landflächen negativ sind.
- Ersetzen Sie im Ausdrucksfeld "AtlanticDEM" durch ("AtlanticDEM"*-1).
Der Ausdruck lautet nun Int(SquareRoot(9.80665* ("AtlanticDEM"*-1))). Er berechnet die Geschwindigkeit eines Tsunamis für Meeresflächen und liefert NULL-Werte für alle Landflächen.
- Geben Sie unter Ausgabe-Raster den Text Speed ein, und drücken Sie die Tabulatortaste.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Nach der Ausführung des Werkzeugs wird ein neuer Layer auf der Karte angezeigt. Er zeigt die tiefsten Stellen im Meer (mit der höchsten Tsunami-Geschwindigkeit) in Weiß und die flachsten Stellen (mit der geringsten Geschwindigkeit) in Schwarz.
- Klicken Sie auf der Karte auf einen beliebigen Bereich im Meer.
Ein Pop-up wird angezeigt. Die Zahl neben Stretch.Pixel Value steht für die Geschwindigkeit, mit der sich ein Tsunami über dieses Gebiet bewegen würde, und zwar ausgedrückt in Metern pro Sekunde.
Sie haben überall die gleichen Berechnungen durchgeführt, was eine Vereinfachung darstellt. Wenn der Tsunami die flacheren Gewässer an den Küstengebieten erreicht, verlangsamt sich seine Geschwindigkeit und die Wellen werden höher und steiler, ein Effekt, der als Shoaling bezeichnet wird. Das Verhalten des Tsunamis während des Shoalings erfordert komplexere Gleichungen als die oben beschriebene. Außerdem fließt die Energie eines Tsunamis nach dem Auftreffen auf Land zurück ins Meer, was zu einem komplexen Verhalten und wesentlich mehr Wellen führt. An der Küste gibt es weitere erschwerende Faktoren, darunter Trichterbildung, Trümmer, vorhandener Wellengang und Gezeiten. Das Verhalten eines Tsunamis entlang einer Küste lässt sich am besten mit hydrodynamischen Modellen beschreiben. Für diese Analyse wird jedoch nur eine konservative bzw. die früheste Eintreffzeit benötigt, sodass die einfache Tiefwassergleichung für den gesamten Tsunami-Pfad eine ausreichende Annäherung darstellt.
- Schließen Sie das Pop-up.
Geschwindigkeitswerte entlang der Tsunami-Pfade extrahieren
Sie verfügen nun über Linien, die Tsunami-Pfade darstellen, und einen Raster-Layer, der die Tsunami-Geschwindigkeiten repräsentiert. Um die Ausbreitungszeit für die einzelnen Tsunamis zu ermitteln, müssen Sie den Geschwindigkeitswert entlang jedes Liniensegments bestimmen. Verwenden Sie das Werkzeug Nach Maske extrahieren, um nur die Raster-Zellen zu extrahieren, die sich mit den Tsunami-Pfadlinien überschneiden.
- Navigieren Sie im Bereich Geoverarbeitung zum Werkzeug Nach Maske extrahieren, und öffnen Sie es.
Hinweis:
Sollten Sie keinen Zugriff auf das Werkzeug Nach Maske extrahieren haben, können Sie zum nächsten Abschnitt übergehen. Verwenden Sie im Werkzeug Raster in Polygon statt des kleineren Layers PathSpeeds den Raster-Layer Speed als Eingabe. Die Ausführung des Werkzeugs dauert dann etwas länger.
- Wählen Sie für Eingabe-Raster die Option Speed aus.
- Wählen Sie für Eingabe-Raster oder -Feature-Masken-Daten die Option TsunamiPaths_Geodesic aus.
- Geben Sie unter Ausgabe-Raster den Text PathSpeeds ein, und drücken Sie die Tabulatortaste.
- Stellen Sie sicher, dass die Zu extrahierende Fläche auf Innerhalb festgelegt ist.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Auf der Karte wird ein neuer Raster-Layer angezeigt, der möglicherweise nicht sofort sichtbar ist.
- Zoomen Sie auf der Karte auf die Features "Virginia Beach" und "Currituck Slide".
Das neue Raster enthält nur die Zellen, die sich mit dem Linien-Layer überschneiden. Das Aussehen entspricht drei gezackten Linien, von denen jede nur eine Zelle breit ist. Sie ändern sein Farbschema, damit sich das Raster besser vom Rest der Karte abhebt.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf PathSpeeds, und wählen Sie Symbolisierung aus.
Der Bereich Symbolisierung wird angezeigt.
- Klicken Sie im Bereich Symbolisierung auf das Menü Farbschema ein, und klicken Sie auf Namen anzeigen.
- Scrollen Sie in der Liste Farbschema ein bisschen nach unten, und wählen Sie Zyan zu Violett aus.
Die Symbolisierung des Layers auf der Karte ändert sich. Zyanfarbene Zellen kennzeichnen Gebiete mit langsamen Tsunami-Geschwindigkeiten, und lila Zellen weisen auf Gebiete mit schnellen Geschwindigkeiten hin. Die Legende zeigt, dass die Werte im Bereich von 6 bis 285 Metern pro Sekunde liegen. Dies entspricht 21,6 bis 1.026 Kilometern pro Stunde (bzw. 13,4 bis 638,5 Meilen pro Stunde).
- Schließen Sie den Bereich Symbolisierung.
- Deaktivieren Sie die Layer TsunamiPaths_Geodesic und Speed im Bereich Inhalt.
Frage 2: Welcher Tsunami-Pfad weist die größte Bandbreite an Geschwindigkeitswerten auf? Weshalb?
- Klicken Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf die Schaltfläche Speichern, um das Projekt zu speichern.
Sie haben die Geschwindigkeit von drei potenziellen Tsunamis berechnet, die Virginia Beach erreichen könnten. Die Raster-Daten in diesem Projekt haben eine Auflösung von 5.000 Metern, d. h. für jeden 5 Kilometer langen Pfad liegt ein anderer Geschwindigkeitswert vor. Als Nächstes verwenden Sie diese Geschwindigkeitswerte, um die Ausbreitungszeit zu berechnen.
Ausbreitungszeit berechnen
Die Ausbreitungszeit ist gleich der Entfernung geteilt durch die Geschwindigkeit. Sie kennen nun beide Werte, um die Berechnung durchzuführen, müssen Sie jedoch die Geschwindigkeitswerte vom Raster-Layer auf den Linien-Layer übertragen. Dazu verwenden Sie die Werkzeuge Raster in Polygon und Überschneiden (Intersect) Das Ergebnis ist ein neuer Linien-Layer, in dem jedes Segment einen Geschwindigkeitswert und einen Längenwert enthält. Anhand dieser Werte berechnen Sie ein neues Feld für die Ausbreitungszeit. Schließlich fassen Sie das neue Feld zusammen, um die Gesamtausbreitungszeit für jeden Tsunami-Pfad zu ermitteln.
Einen Raster-Layer in Polygone konvertieren
Der erste Schritt bei der Übertragung von Geschwindigkeitswerten besteht darin, das Raster PathSpeeds in einen Polygon-Layer zu konvertieren.
- Navigieren Sie im Bereich Geoverarbeitung zum Werkzeug Raster in Polygon, und öffnen Sie es.
- Wählen Sie für Eingabe-Raster den Eintrag PathSpeeds aus.
Der Eingabe-Layer muss eine Ganzzahl-Raster sein.
- Wählen Sie für Feld den Eintrag Wert aus.
Der Wert stellt die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde für jede 5 km-Zelle dar.
- Geben Sie für Ausgabe-Polygon-Feature den Text SpeedPolygons ein, und drücken die Tabulatortaste.
- Deaktivieren Sie Polygone vereinfachen.
Wenn diese Option aktiviert ist, werden die Kanten der Polygone geglättet. Für diese Analyse ist es sinnvoller, Polygone mit rechtwinkligen Kanten zu erstellen, die die Rasterzellen genauer darstellen.
- Lassen Sie die übrigen Parameter leer.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Polygone werden auf der Karte angezeigt. Sie stellen die einzelnen Zellen (oder Gruppe von Zellen mit demselben Wert) im Geschwindigkeits-Raster dar.
- Klicken Sie auf der Karte auf eines der Polygone.
Ein Pop-up wird angezeigt. Das Feld gridcode enthält die Geschwindigkeitswerte in Metern pro Sekunde.
- Schließen Sie das Pop-up.
Linien und Polygonen überschneiden
Als Nächstes überschneiden Sie den Layer TsunamiPaths_Geodesic mit dem Layer SpeedPolygons. Dadurch entsteht ein neuer Linien-Layer mit den Geschwindigkeits- und Entfernungsattributen.
- Navigieren Sie im Bereich Geoverarbeitung zum Werkzeug Paarweise überschneiden (Intersect), und öffnen Sie es.
- Wählen Sie für Eingabe-Features die Einträge TsunamiPaths_Geodesic und SpeedPolygons aus.
- Geben Sie für Ausgabe-Polygon-Feature den Text TsunamiPaths_Speed ein, und drücken Sie die Tabulatortaste.
- Für Attribute verbinden ist die Option Alle Attribute ausgewählt.
- Wählen Sie für Ausgabetyp die Option Linie aus.
Die Linie wird überall dort segmentiert, wo sie eine Polygonkante kreuzt. Jedes neue Liniensegment erhält ein Attribut mit dem Geschwindigkeitswert des überschneidenden Polygons.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Es wird ein neuer Linien-Layer auf der Karte angezeigt.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf TsunamiPaths_Speed, und klicken Sie auf Attributtabelle.
Die Attributtabelle wird unterhalb der Karte angezeigt. Das Feld gridcode stammt aus dem Polygon-Eingabe-Layer und enthält die Geschwindigkeitswerte. Shape_Length ist ein automatisch generiertes Feld, das den Messwert für die Länge jedes Liniensegments in Metern enthält.
Tipp:
Um die im Feld Shape_Length verwendete Einheit zu bestätigen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf TsunamiPaths_Speed im Bereich Inhalt und dann auf Eigenschaften. Klicken Sie im Fenster Layer-Eigenschaften auf die Registerkarte Quelle. Blenden Sie den Abschnitt Raumbezug ein, und sehen Sie sich die Eigenschaft Lineare Einheit an.
Die Felder Shape_Length und gridcode benötigen Sie für die Berechnung der Ausbreitungszeit.
Die Ausbreitungszeit für jedes Liniensegment berechnen
Sie fügen dem Layer TsunamiPaths_Speed ein neues Feld hinzu und berechnen es mit der Ausbreitungszeit für jedes Segment der einzelnen Linien.
- Klicken Sie auf der Werkzeugleiste der Tabelle auf die Schaltfläche Feld hinzufügen.
Die Ansicht "Felder" mit einem teilweise hinzugefügten neuen Feld wird geöffnet.
- Geben Sie in der letzten Zeile der Tabelle für Feldname den Namen TravelTimeHours ein. Geben Sie für Alias den Text Travel time in hours ein. Wählen Sie für Datentyp die Option Double aus.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine beliebige Stelle in der Tabelle und danach auf Speichern.
- Schließen Sie die Ansicht "Felder", und kehren Sie zur Attributtabelle zurück.
- Scrollen Sie bis zum Ende der Tabelle, um zum neuen Feld Travel time in hours zu gelangen.
Das Feld ist leer und enthält nur NULL-Werte. Sie berechnen das Feld anhand der Länge jedes Abschnitts geteilt durch seinen Geschwindigkeitswert.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift der Spalte Travel time in hours und klicken Sie auf Feld berechnen.
- Geben Sie im Fenster Feld berechnen den folgenden Ausdruck für TravelTimeHours =, oder fügen Sie ihn über die Zwischenablage ein: !Shape_Length! / !gridcode!.
Tipp:
Sie können den Ausdruck auch erstellen, indem Sie auf Elemente im Feld Felder und auf die Operatoren unter dem Feld Hilfsprogramme doppelklicken.
Dieser Ausdruck gibt die Fließzeit in Sekunden zurück. Zur Berechnung der Ausbreitungszeit in Stunden müssen Sie die Zahl durch 3.600 dividieren.
- Geben Sie im Feld TravelTimeHours = am Ende des Ausdrucks /3600 ein.
- Klicken Sie auf OK.
Das Feld Travel time in hours wird mit neuen Werten befüllt, die die Anzahl der Stunden angeben, die ein Tsunami benötigen würde, um die einzelnen Segmente der Linie zu passieren. Die Werte sind sehr klein, da die meisten Segmente nur 5 Kilometer lang sind.
Die Ausbreitungszeit für jeden Pfad berechnen
Zum Fertigstellen der Analyse addieren Sie die Ausbreitungszeiten aller Segmente, um die Gesamtausbreitungszeit nach Virginia Beach für jeden potenziellen Tsunami zu ermitteln.
- Klicken Sie in der Attributtabelle mit der rechten Maustaste auf die Spaltenüberschrift Travel time in hours, und klicken Sie auf Zusammenfassen.
Das Fenster Summenstatistik wird geöffnet.
- Überprüfen Sie unter Eingabetabelle, ob TsunamiPaths_Speed ausgewählt ist.
- Geben Sie unter Ausgabetabelle den Text TsunamiPaths_TravelTime ein, und drücken Sie die Tabulatortaste.
- Wählen Sie für Feld den Eintrag Travel time in hours aus. Wählen Sie als Statistiktyp die Option Summe aus.
Das Werkzeug Summenstatistik addiert alle Werte im Feld Travel time in hours. Es wäre sinnvoller, drei Gesamtwerte zu haben, und zwar einen für jeden Tsunami. Sie unterteilen die Zusammenfassung mit einem Untersuchungsfeld, sodass für jede Route separate Summen zurückgegeben werden.
- Wählen Sie für Untersuchungsfeld die Option Route aus.
- Klicken Sie auf OK.
Es wird eine neue Tabelle mit den zusammengefassten Werten erstellt.
- Scrollen Sie bis zum Ende des Bereichs Inhalt. Klicken Sie unter Standalone-Tabellen mit der rechten Maustaste auf TsunamiPaths_TravelTime, und klicken Sie dann auf Öffnen.
Die Tabelle besteht aus drei Zeilen. Das Feld SUM_TravelTimeHours zeichnet die gesamte Ausbreitungszeit in Stunden für jeden möglichen Tsunami auf. Ein Tsunami, der vom Currituck Slide ausgeht, würde 2 Stunden und 23 Minuten brauchen, um Virginia Beach zu erreichen. Von La Palma aus würde er 9 Stunden und 24 Minuten benötigen. Vom Puerto Rico-Graben aus würde er 6 Stunden und 15 Minuten benötigen.
Frage 3: Wie könnte die in diesem Lernprogramm beschriebene Ausbreitungszeitanalyse für die Bewertung der Küstengefährdung in einer tsunamigefährdeten Stadt nützlich sein?
- Schließen Sie beide Tabellen. Speichern Sie das Projekt.
In diesem Lernprogramm haben Sie die Ausbreitungszeit von drei potenziellen Tsunami-Entstehungsorten zu einem bestimmten Küstenstandort berechnet. Sie haben geodätische Linien erstellt, um die direkte Route für jeden Tsunami auf der Karte darzustellen. Sie haben ein Meeres-DEM verwendet, um ein Raster zum Berechnen der Tsunami-Geschwindigkeiten zu erstellen. Sie haben die Zellen aus dem Geschwindigkeits-Raster extrahiert, die entlang des Pfades jedes Tsunamis liegen, und sie in Polygon-Features umgewandelt. Sie haben die Tsunami-Pfadlinien mit dem Polygongeschwindigkeits-Layer überschnitten. Sie haben ein neues Feld mit den Ausbreitungszeitwerten berechnet. Schließlich haben Sie die Ausbreitungszeitwerte zusammengefasst, um die gesamte Ausbreitungszeit für jeden Tsunami zu ermitteln.
Hinweis:
Sie können sich Karten mit den Ausbreitungszeiten historischer Tsunamis im Natural Hazards Viewer ansehen. Treffen Sie eine Auswahl im Bereich Layer unter Selected Significant Tsunami Events. Im Tsunami Travel Times to Coastal Locations Viewer können Sie sich Karten mit den Ausbreitungszeiten zu ausgewählten Städten ansehen.
Die Berechnung der Ausbreitungszeit ist ein Aspekt der Tsunami-Planung. Es werden fortschrittliche hydrodynamische Tsunami-Modelle entwickelt, um Tsunamis aus wahrscheinlichen auslösenden Ereignissen zu simulieren. Diese Modelle werden verwendet, um den Wasserstand und die Ausdehnung von Tsunamis im Landesinneren einzuschätzen und Karten zur Tsunamiüberflutung für den Katastrophenschutz und die Informierung der Öffentlichkeit zu erstellen. Das U.S. Tsunami Warning System überwacht die Meere, um Tsunamis zu erkennen, bevor sie die Küstenlinien erreichen, und gibt genaue Warnmeldungen aus. Das Risiko eines Tsunamis in Virginia Beach ist sehr gering, dennoch ist die Planung für einen solchen Fall sinnvoll. Es wird empfohlen, diesen Workflow für eine anderen Standort zu wiederholen, zum Beispiel im Pazifischen Ozean.
Weitere Lernprogramme finden Sie in der Lernprogrammgalerie.
Antworten
- Welche Meeresboden-Features und Landformen würde ein Tsunami auf seinem Weg von La Palma nach Virginia Beach überqueren? Welche Auswirkungen könnten sie auf die Geschwindigkeit des Tsunamis haben?
Zunächst würde der Tsunami das Kanarische Becken passieren. Diese Gewässer sind tief, sodass sich der Tsunami schnell fortbewegen würde. Dann würde er auf einige Seamounts bzw. Tiefseekupppen (Berge mit spitzem Gipfel) und Tablemounts (Berge mit flacher, plattformähnlicher Gipfelform) in der Oceanographer Fracture Zone treffen, wodurch er unvermittelt langsamer werden würde. Der Tsunami würde sich beim Passieren des Mittelatlantischen Rückens erneut verlangsamen. Dann würde er wieder schnell ein gutes Stück über das tiefe Wasser des nordamerikanischen Beckens, einschließlich der Sohm-Ebene, zurücklegen. Er würde nur kurz durch den New England Seamount aufgehalten werden. Auf den letzten 125 Kilometern seiner Reise, wenn er den Kontinentalschelf passiert, würde sich der Tsunami stark verlangsamen.
- Welcher Tsunami-Pfad weist die größte Bandbreite an Geschwindigkeitswerten auf? Weshalb?
Auf dem Weg vom Puerto-Rico-Graben nach Virginia Beach sind die Unterschiede in den Geschwindigkeitswerten am größten. Der Tsunami würde sich sehr schnell in Bewegung setzen, da er zunächst den Puerto-Rico-Graben, den tiefsten Teil des Atlantiks, durchqueren würde, und seine Reise würde auf dem sehr flachen Kontinentalschelf langsam zum Ende kommen.
- Wie könnte die in diesem Lernprogramm beschriebene Ausbreitungszeitanalyse für die Bewertung der Küstengefährdung in einer Stadt nützlich sein, die mit hoher Wahrscheinlichkeit von Tsunamis betroffen ist?
Eine Stadt kann mithilfe dieser Analyse vorhersagen, wie viel Zeit den Stadtbehörden zur Verfügung steht, um die Einwohner vor einem herannahenden Tsunami zu warnen. Je nach der zur Verfügung stehenden Zeit könnte eine Stadt unterschiedliche Evakuierungsverfahren für einen Tsunami planen.
