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Digitale Topografie der Ostsee

Eine hochaufgelöste Topografie der Ostsee auf sphärischem Gitter

Die hier bereitgestellten Datensätze bieten in digitalisierter Form Informationen zur Topografie der Ostseeregion. Auf zwei regelmässigen Gittern in geografischen Koordinaten wurden Wassertiefen bzw. Landhöhen aus verfügbaren Datensätzen berechnet. Der Datensatz "iowtopo2" umfasst die gesamte Ostsee mit (660x750) Gitterzellen zwischen 9° und 31° Ost bzw. 53°30' und 66° Nord, siehe Abbildung 1. Die Auflösung beträgt 2 Minuten bzgl. der geografischen Länge und 1 Minute bzgl. der Breite, das entspricht etwa 1 Seemeile bzw. 2 km. Für den Bereich der Beltsee von 9° bis 15°10' Ost und 53°30' bis 56°30' Nord, siehe Abbildung 2, liefert der Datensatz "iowtopo1" einen zweifach höher aufgelösten Datensatz, mit 1 Minute in der Länge und 0.5 Minuten in der Breite, das ist etwa 1 km. Die Datensätze wurden auf dem "Baltic Sea Science Congress" in Stockholm am 27. November 2001 als Poster 147 veröffentlicht. Die Beschreibung der Daten-Kompilation (engl.) steht als online Dokument zur Verfügung.

Die Datensätze enthalten Wassertiefen bzw. Landhöhen, die negativ bzw. positiv gezählt in Metern, einen repräsentativen Mittelwert für die jeweilige Gitterzelle darstellen. Einige statistische Parameter erlauben die Abschätzung der Zuverlässigkeit der Daten. (Es wird darauf hingewiesen, das insbesondere im Bereich der nördlichen zentralen Ostsee, wo das Bodenrelief sehr stark gegliedert ist, noch grössere Unsicherheiten bestehen, weil unterschiedliche Datensätze hier teils erheblich differieren. Für alle Seegebiete nördlich von 59° Breite besteht noch ein dringender Bedarf an weiteren Datensätzen, um besser abgesicherte Wassertiefen berechnen zu können.) Da eine gemeinsame Verarbeitung der Land- und der Wasserwerte, auch unter Berücksichtigung der begrenzten Gitterauflösung, keinen befriedigenden Küstenverlauf ergibt, wird jeweils eine Landmaske vorgeschlagen, die mit Hilfe hochaufgelöster Küstenlinien für das entsprechende Datengitter erstellt worden ist, siehe GSHHS und RANGS.

Die Daten werden in 2 Formaten bereitgestellt. Die netCDF Dateien (*.nc) sind selbstbeschreibend und können mit vielen Werkzeugen direkt visualisiert und verarbeitet werden, wie z. B: Ferret, Grads, Matlab. Außerdem sind einfache ASCII-Dateien (*.dat) verfügbar, die nach 2 Beschreibungszeilen am Dateianfang zeilenweise folgende Daten enthalten:

xlon:
die geografische Länge des Mittelpunktes der jeweiligen Gitterzelle
ylat:
die entsprechende geografische Breite
z_topo:
Landhöhe/Wassertiefe aus z_water und z_land unter Berücksichtigung der Landmaske (s. u.)
z_water:
Mittelwert der nur auf Daten zur Wassertiefe beruht
z_land:
Mittelwert der Landhöhe, der aus edcdaac.usgs.gov/gtopo30/gtopo30.html berechnet wurde
z_min:
minimaler Wert aus allen Daten, die dieser Gitterzelle zugeordnet wurden
z_max:
maximaler Wert aus allen Daten, die dieser Gitterzelle zugeordnet wurden
z_stdev:
Standardabweichung der Originaldaten bzgl. z_water/z_land
z_near:
Wert des Datenpunktes, der am dichtesten am Mittelpunkt der Gitterzelle liegt
d-near:
Abstand des o. g. Datenpunktes vom Mittelpunkt der Gitter
n_wet:
> 0: Anzahl der Wassertiefen, die dieser Gitterzelle zugeordnet wurden
< 0: Anzahl der zur Interpolation einer leeren Gitterzelle verwendeten Nachbarwerte
n_dry:
> 0: Anzahl der Landwerte, die dieser Gitterzelle zugeordnet wurden
< 0: Anzahl der Iterationen bis Nachbarwerte zur Interpolation gefunden wurden
landmask:
Vorschlag für eine Landmaske (Land=0, Wasser=1)
flag:
Zeiger für reine Datenwerte (0) bzw. interpolierte Landhöhen (+1) oder Wassertiefen (-1)

Aktualisierungen

Um automatisch über Änderungen informiert zu werden, tragen Sie sich bitte in die Mailing-Liste ein.

Abbildung 1 - iowtopo2 (Topografie der gesamten Ostsee)
Abbildung 1 - iowtopo2
Abbildung 2 - iowtopo1 (Hochaufgelöste Topografie für die südwestliche Ostsee)
Abbildung 2 - iowtopo1

Download

Windows (gepackt mit pkzip):
ASCII: iowtopo.dat.zip (10 MB)
NetCDF: iowtopo.nc.zip (8 MB)
Matlab: iowtopo.mat.zip (9 MB)

UNIX/LINUX (gepackt mit tar und gzip):
ASCII: iowtopo.dat.tgz (10 MB)
NetCDF: iowtopo.nc.tgz (8 MB)
Matlab: iowtopo.mat.tgz (9 MB)

Referenz

Die Anwendung der Daten ist im Sinne einer wissenschaftlichen Veröffentlichung zu zitieren als: T. Seifert, F. Tauber, B. Kayser: 2001: "A high resolution spherical grid topography of the Baltic Sea - 2nd edition", Baltic Sea Science Congress, Stockholm 25-29. November 2001, Poster #147, www.io-warnemuende.de/iowtopo. Jeder Beitrag zur Verbesserung der Daten ist willkommen. Nachfragen bitte an: torsnullten.seifert@io-warnemuende.de.

Verwendbarkeit der Daten und Garantieausschluss

Die vorliegenden Datensätze sind das Ergebnis einer wissenschaftlichen Arbeit, die auf dem freien Austausch wissenschaftlicher Daten beruht. Daher sind die Daten für alle wissenschaftlichen Anwendungen frei verfügbar. Die Daten eignen sich nicht für Navigationszwecke. Eine kommerzielle Nutzung ist nicht gestattet und alle Garantieansprüche bzgl. der Daten sind ausgeschlossen.

1. Änderung vom 01.05.2002

Differenz-Abbildung
Differenz-Abbildung

Der Datensatz iowtopo2 enthält wieder die von Seekarten abgenommenen Daten von Seifert & Kayser (1995). Damit wird im Gebiet der gesamten Ostsee eine vollständige Überdeckung durch Daten erreicht (wird nur die DYNOCS-Bathymetry verwendet, treten in z_water leere Zellen in der nördlichen Ostsee auf). Außerdem zeigt die resultierende Bathymetrie einen glatteren Verlauf und hat geringere Mißweisungen (z. B. im Landsorttief), siehe die Beschreibung zur Daten-Kompilation. In der Ostsee ändert sich die Wassertiefe im Mittel um ± 0.5 m, an starken Bodengradienten treten jedoch Veränderungen bis zu ± 70 m auf, siehe die Differenz-Abbildung. Im Skagerrak (9-12°E, 57-60°N) betragen die grössten Änderungen - 157 m und + 96 m.

Schließlich wurden die Daten nördlich von Norwegen (Länge < 13°E, Breite > 63°N) mit Hilfe der Landmaske ausgeblendet. Diese Region liegt außerhalb des Zielgebietes. Außerdem sind die dort verfügbaren Daten aus der DYNOCS Bathymetry offensichtlich gestört. Ein Häufigkeitshistogramm zeigt, dass die Tiefen 200 m, 300 m und 400 m überproportional häufig auftreten. Danke an Frank Janssen für den Hinweis.

Addendum 19.07.2002

Seppo Kaitala (FIMR, Finland) asked for georeference of iowtopo data:

We have not taken reference to any special earth ellipsoid. All the data used were considered to refer to geographical longitudes and latitudes in decimal degrees. Mean values for each grid cell were sampled by allocating data matching the region covered by the corresponding grid cell (with a small overlap).

IOW data were sampled mainly from German sea charts referring to WGS84 and mean sea level. The Swedish-Lithuanian GEOBALT chart also refers to WGS84. Danish data usually are given in UTM32 based on ED50. To our knowledge horizontal deviation between these reference systems are some 100 m at maximum. This might be neglected for a grid spacing of approx. 1 km within Belt Sea, and 2 km within Baltic.

With respect to the water depth the possible error is not exactly known. The MESODYN data are averaged over some independent measurements thus referring to an approximate mean sea level. Vertical reference of the other data sets is not known. I think Danish data and GEOBALT also refer to a certain mean. In any case since water depth are measured downwards from the surface of the sea the vertical uncertainty should be much less than the height differences of some 10 m between the datum in different reference systems.

Data statistics given in iowtopo1 shows that within Belt Sea data sets were in good agreement differing by -/+ 1 m in average. (This confirms the assumption that the mean sea level of data sets must be nearly the same.)

The large deviations in depth found within the Baltic Proper are mainly subject to strong bottom gradients. But there are also obvious location errors (or differences) in data which might be improved. This depends on input of data and better experience. We are open to join any scientific cooperation aiming on a reliable digitised bathymetry of the whole Baltic Sea.

2. Änderung vom 31.01.2003

Alle Ausgabedaten in netCDF und ASCII Dateien sind jetzt gleichmaessig auf 0.1m gerundet. Sonstige Änderungen wie am 01.05.2002 angekündigt. Durch ein Versehen wurden leider nicht die überarbeiteten Daten zum Herunterladen bereitgestellt.

3. Änderung vom 30.05.2007

In der Datei iowtopo2_rev03 wurden die Tiefen z_topo und z_water im Bereich der östlichen Gotlandsee (18°30'-21°30'E, 56°30'-58°N) geändert, um eine künstlich steile Stufe am Nordostrand des Beckens zu vermeiden (in diesem Gebiet wurden nur noch die Daten aus der GEOBALT-Karte, Gelumbauskaite et al.(1999), und die Messungen aus dem MESODYN-Projekt einbezogen). Von jetzt an wird die Version der Daten im Dateinamen gekennzeichnet (rev03 für diese und rev02 für die vorletzte Version).

4. Änderung vom 16.01.2008

Durch einen Fehler im Ausgabefilter wurden falsch formatierte ASCII-Daten iowtopo2_rev03.dat bereitgestellt.
Dieser Fehler ist behoben, undefinierte z_water und z_land sind jetzt Null.
Bitte beachten, dass die Landmaske ab rev03 Land=1 und Wasser=0 gesetzt ist.