Hydrographie als Schlüsseltechnologie
Beiträge zu Sicherheit, Nachhaltigkeit und maritimer Infrastruktur

Hydrographie | Klimawandel | Meeresspiegelanstieg | digitaler Zwilling

hydrography | climate change | sea level rise | digital twin

• Ausgabe: HN 134, Seite 12–13
• DOI: 10.23784/HN134-01
• Autor/en: Harald Sternberg

»Die letzten ›weißen Flecken‹ unserer Erde liegen unter Wasser«

Dr. Tanja Dufek hat den Hydrographentag in Lübeck-Travemünde, der in Kooperation mit dem DVW veranstaltet wird, mitorganisiert. Sie war lange als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der HafenCity Universität (HCU) in Hamburg angestellt. Heute arbeitet sie bei der Fugro Germany Marine GmbH in Bremen und beschäftigt sich mit der Kartierung von Seegras. Im Interview berichtet sie von ihrer Zeit an der Uni und macht sich Gedanken, wie es gelingen könnte, mehr Nachwuchs für die Hydrographie zu begeistern. Zugleich bringt sie ihre Begeisterung für die Praxis zum Ausdruck.

DVW | DHyG | Hydrographentag | Forschung und Lehre | Promotion | HCU

Dr. Tanja Dufek co-organised the DHyG event (Hydrographentag) in Lübeck-Travemünde, which is held in collaboration with the DVW. She was employed for many years as a research assistant at HafenCity University (HCU) in Hamburg. She now works at Fugro Germany Marine GmbH in Bremen, where she specialises in seagrass mapping. In this interview, she talks about her time at university and reflects on how we might succeed in inspiring more young people to take an interest in hydrography. At the same time, she expresses her enthusiasm for the practical side of things.

DVW | DHyG | Hydrographentag | research and teaching | doctorate | HCU

• Ausgabe: HN 134, Seite 6–11
• DOI: 10.23784/HN134-00
• Autor/en: Tanja Dufek, Lars Schiller, Patrick Westfeld

Validation of altimetry-derived seamount morphology using a multibeam echo sounder in the Atlantic Ocean

High-resolution mapping of the global seafloor remains incomplete, with large areas mapped using global satellite altimetry models. These models are often used to identify and describe seamounts, although their capability to show the morphology of seamounts accurately is unclear. This study evaluates how well satellite altimetry models derived from vertical gravity (VG) anomalies represent seamount morphology compared to multibeam echo sounder (MBES) data. Eleven uncharted seamounts in the Atlantic Ocean were surveyed during a transit cruise between France and Brazil using a hull-mounted MBES. Seamount height, basal radius and base depth were computed from MBES data and then compared with values from a global seamount catalogue based on satellite altimetry. MBES-derived heights exceeded altimetry estimates for seven of the eleven seamounts, with height differences ranging from approximately 200 m to over 1200 m. The height to basal radius ratio varied widely for MBES data (0.08 to 0.39), while altimetry-derived seamounts exhibited a constant ratio of 0.14. These results show the limitations of altimetry-derived models for describing the morphology of seamounts, especially for steep features, and highlight the importance of ship-based bathymetric surveys for accurate seafloor characterisation.

seamounts | satellite altimetry | MBES | vertical gravity gradient (VGG) | bathymetry

Die hochauflösende Kartierung des globalen Meeresbodens ist nach wie vor unvollständig, wobei große Gebiete anhand globaler Satellitenaltimetriemodelle kartiert werden. Diese Modelle werden häufig zur Identifizierung und Beschreibung von Seamounts verwendet, obwohl ihre Fähigkeit, die Morphologie von Seamounts genau darzustellen, unklar ist. In dieser Studie wird bewertet, wie gut Satelliten­altimetriemodelle, die aus vertikalen Gravitationsanomalien abgeleitet wurden, die Morphologie von Seamounts im Vergleich zu Fächerecholotdaten (MBES) darstellen. Elf nicht kartierte Seamounts im Atlantik wurden während einer Transitfahrt zwischen Frankreich und Brasilien mit einem am Rumpf montierten MBES vermessen. Die Höhe, der Basisradius und die Basistiefe der Seamounts wurden aus den MBES-Daten berechnet und dann mit den Werten aus einem globalen Seamount-Katalog auf der Grundlage von Satellitenaltimetrie verglichen. Die aus MBES abgeleiteten Höhen lagen bei sieben der elf Seamounts über den altimetrischen Schätzungen, wobei die Höhenunterschiede zwischen etwa 200 m und über 1200 m lagen. Das Verhältnis von Höhe zu Basisradius variierte bei den MBES-Daten stark (0,08 bis 0,39), während die aus Altimetrie abgeleiteten Seamounts ein konstantes Verhältnis von 0,14 aufwiesen. Diese Ergebnisse zeigen die Grenzen von altimetriebasierten Modellen zur Beschreibung der Morphologie von Seamounts, insbesondere bei steilen Strukturen, und unterstreichen die Bedeutung von schiffsgestützten bathymetrischen Vermessungen für eine genaue Charakterisierung des Meeresbodens.

Seamounts | Satellitenaltimetrie | MBES | vertikaler Schwerkraftgradient (VGG) | Bathymetrie

• Ausgabe: HN 133, Seite 74–78
• DOI: 10.23784/HN133-10
• Autor/en: Jennica Frederick

The influence of seamount morphology on sediment accumulation and its potential reflection in the upper-ocean currents

Seamounts (SM) influence sedimentary depositions as well as oceanic currents, shaping the surrounding biota and increasing biological diversity as well as variability. This study investigates how seamount morphology steers sediment distribution and how these patterns may be reflected in upper water column current measurements. Five seamounts, located in two areas (SMA 16-17 and SMA 18-19-20), were underway surveyed during the MSM 140/2 transit cruise of the research vessel (RV) Maria S. Merian, using vessel-mounted multibeam echo sounder (MBES), sub-bottom profiler (SBP) and acoustic doppler current profiler (ADCP). The seafloor was characterised using automated geomorphon classification, while the sedimentary properties were analysed using automated MBES segmentation based on bathymetry data and backscatter intensities along with the evaluation of SBP echograms. In both study sites, the sediment accumulation correlates to the seamount morphology. The ADCP measurements show variability in zonal and meridional velocities within the upper 200 to 300 m, implying consistency with global currents but not sufficient to relate the measurements to the focus areas.

bathymetry | ocean currents | seamounts | sediment transport | underway survey

Seamounts (SM) beeinflussen Sedimentablagerungen und Meeresströmungen, wodurch sie das umgebende Ökosystem prägen und die biologische Vielfalt sowie Variabilität erhöhen. Diese Studie untersucht, wie die Morphologie von Seamounts die Sedimentverteilung steuert und wie sich diese Muster in Strömungsmessungen der oberen Wassersäule widerspiegeln können. Fünf Seamounts, die in zwei Studiengebieten (SMA 16-17 und SMA 18-19-20) liegen, wurden während der Transitfahrt MSM 140/2 des Forschungsschiffs (FS) Maria S. Merian mit einem schiffsmontierten Fächerecholot (MBES), Sub-Bottom Profiler (SBP) und einem Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) untersucht. Der Meeresboden wurde mit Hilfe einer automatisierten geomorphologischen Klassifizierung charakterisiert, während die Sedimenteigenschaften anhand einer automatisierten MBES-Segmentierung (basierend auf Bathymetriedaten und Rückstreuintensitäten) sowie der Auswertung von SBP-Echogrammen analysiert wurden. In beiden Untersuchungsgebieten korreliert die Sedimentakkumulation mit der Morphologie der Seamounts. Die ADCP-Messungen zeigen Schwankungen in den zonalen und meridionalen Geschwindigkeiten innerhalb der oberen 200 bis 300 m, was auf eine Übereinstimmung mit den globalen Strömungen hindeutet, jedoch nicht ausreicht, um die Messungen mit den Studienbereichen in Verbindung zu bringen.

Bathymetrie | Meeresströmungen | Seamounts | Sedimenttransport | Transitvermessung

• Ausgabe: HN 133, Seite 68–73
• DOI: 10.23784/HN133-09
• Autor/en: Josy A. Bergmann

Analysis of seafloor sediment distribution in the Port of Hamburg using backscatter data from dual-head multibeam systems for the optimisation of a sedimentological model

This article presents the analysis and classification of seafloor surface sediments in the Port of Hamburg using normalised backscatter data from dual-head multibeam echo sounder systems to optimise the existing sedimentological model of the Hamburg Port Authority (HPA). Seven locations within the port were selected for detailed backscatter analysis. Ground-truth sediment samples and corresponding median grain size (D50) values were used to develop a machine learning-based sediment classification. A Random Forest regressor was trained on backscatter intensity data and D50 values to predict continuous grain size distributions at the pixel level of backscatter mosaics. Re-substitution and K-fold cross-validation results demonstrate that combining mean backscatter intensities from 200 kHz and 400 kHz significantly improves predictive performance compared to single-frequency inputs. Comparison with the existing HPA sedimentological model shows that the machine learning approach more accurately captures spatial variations in seafloor sediment grain size, particularly in coarse and mixed sediment environments, and provides closer agreement with ground-truth data, whereas the current HPA model tends to oversimplify local sediment dynamics.

multibeam backscatter | sediment classification | machine learning | Port of Hamburg

Dieser Artikel präsentiert die Analyse und Klassifizierung von Sedimenten auf dem Gewässerboden im Hamburger Hafen unter Verwendung normalisierter Rückstreudaten von Dual-Head-Fächerecholotsystemen zur Optimierung des bestehenden sedimentologischen Modells der Hamburg Port Authority (HPA). Sieben Bereiche innerhalb des Hafens wurden für eine detaillierte Rückstreuanalyse ausgewählt. Anhand von Sedimentproben und den entsprechenden mittleren Korngrößenwerten (D50) wurde eine auf maschinellem Lernen basierende Sedimentklassifizierung entwickelt. Ein Random-Forest-Regressor wurde anhand von Rückstreuintensitätsdaten und D50-Werten trainiert, um kontinuierliche Korngrößenverteilungen auf Pixelebene von Rückstreumosaiken vorherzusagen. Die Ergebnisse der Resubstitution und der K-fachen Kreuzvalidierung zeigen, dass die Kombination der mittleren Rückstreuintensitäten von 200 kHz und 400 kHz die Vorhersageleistung im Vergleich zu Einfrequenz-Daten deutlich verbessert. Ein Vergleich mit dem bestehenden sedimentologischen HPA-Modell zeigt, dass der maschinelle Lernansatz räumliche Schwankungen der Korngröße von Bodensedimenten, insbesondere in groben und gemischten Sedimentumgebungen, genauer erfasst und eine bessere Übereinstimmung mit den Bodenproben liefert, während das aktuelle HPA-Modell dazu neigt, die lokale Sedimentdynamik zu stark zu vereinfachen.

Fächerecholot-Rückstreuung | Sedimentklassifizierung | maschinelles Lernen | Hafen Hamburg

• Ausgabe: HN 133, Seite 58–67
• DOI: 10.23784/HN133-08
• Autor/en: Muhammad Faizan Kayani