räumlich verteilten Informationen in einem Frühwarnsystem

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Visualisierung von Informationen in einem sensorgestützten Frühwarnsystem und insbesondere die Visualisierung von räumlich verteilten Eigenschaften eines raum-zeitlichen Ereignisses, welches mit einem sensorgestützten Frühwarnsystem ermittelt wurde.

Ein Frühwarnsystem dient im Allgemeinen der rechtzeitigen Warnung vor Ereignissen, und insbesondere Naturkatastrophen, die einen Schutz von Menschen, Gütern und Umwelt oder deren Evakuierung erfordern. Hierzu zählen beispielsweise Naturkatastrophen tektonischer Ursachen, wie Tsunamis oder Erdbeben, und Naturkatastrophen klimatischer Ursachen, wie Tornados oder Schneelawinen. Die vorliegende Erfindung kann für Frühwarnsysteme für solche Naturkatastrophen verwendet werden. Ein Frühwarnsystem soll nach Erkennen eines solchen Ereignisses eine effektive Warnung veranlassen, um eine potenzielle Bedrohung frühzeitig zu erkennen und betroffene Regionen, insbesondere die dort lebende Bevölkerung, rechtzeitig vor Eintreten der Folgen des Ereignisses zu informieren und um Handlungen und Reaktionen zum Schutz von Mensch, Gütern und Umwelt rechtzeitig vornehmen zu können.

Bei einem Tsunami-Frühwarnsystem ist es insbesondere die Aufgabe, aus einer Vielzahl von verfügbaren Sensor-Informationen das Auftreten einer Flutwelle (Tsunami) zuverlässig zu erkennen und so eine rechtzeitige Warnung der Anlieger in Küstennähe zu ermöglichen. Die Flutwelle kann durch ein Seebeben oder durch Abrutschen von Hängen unter Wasser ausgelöst werden. Die Auswirkung einer Flutwelle beim Auftreten auf Land hängt hierbei von vielen Faktoren ab, z. B. das Geländeprofil unter Wasser und in Küstennähe, und kann mithilfe von Simulationen zumeist annähernd bestimmt werden. Aufgrund der signifikanten Begleitschäden einer Tsunami-Warnung, die durch eine kurzfristige Räumung einer Küstenregion entstehen, gibt das Frühwarnsystem nur entscheidungsunterstützende Handlungsempfehlungen an ein Team von ausgebildeten Seismologen, welches letztlich die Verantwortung dafür übernimmt, ob eine tatsächliche Warnung der Verfolgung erfolgt. Die vorliegende Erfindung soll es deshalb insbesondere auch ermöglichen, nur die tatsächlich gefährdeten Küstenregionen warnen zu können, um nur diese zu evakuieren. Entsprechend soll es möglich sein, verschiedene Regionen unterschiedlich, beispielsweise zeitlich nacheinander, zu betrachten und unterschiedlich zu warnen.

Aufgrund der begrenzten Anzahl von Messinstrumenten und Sensoren kann jedoch der tatsächliche Ort des Auftretens eines See- oder Erdbebens nur ungenau bestimmt werden. Je nach Art des Bebens kann eine Flutwelle auch durch Abrutschen von Hängen unter Wasser entstehen. Einfache physikalische Ausbreitungsberechnungen einer Wasserwelle sind hier nicht zielführend, insbesondere da es durch häufig auftretende Nachbeben zu einer Überlagerung der Anregung einer Flutwelle kommen kann. Außerdem erzeugen nur bestimmte Erdbeben einen Impuls auf dem Wasserkörper, daher können der Ort des Impulses und der Erdbebenherd auseinanderfallen. Daher genügt es oftmals nicht, mit nur einer Simulation die möglichen Auswirkungen einer Flutwelle zu berechnen und darzustellen. In der Praxis erfolgt daher eine Überlagerung der Auswirkung einer Vielzahl von Simulationen, was jedoch die zuständigen Seismologen (oder Benutzer einer graphischen Benutzerschnittstelle einer Leitstelle des Frühwarnsystems) vor erhebliche Schwierigkeiten stellt, diese zeitnah zu interpretieren und auszuwerten.

Da je nach Region vom ersten Feststellen eines Erdbebens bis zum Auftreten der Flutwelle nur wenig Zeit für die Entscheidung zur Ausgabe einer Warnung bleibt, müssen die zur Entscheidungsfindung dienenden Informationen dem Personal oder den Seismologen in dem Lagezentrum des Frühwarnsystems so schnell und vollständig wie möglich, und zugleich so übersichtlich wie möglich, bereitgestellt und präsentiert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Frühwarnsystem eine verbesserte Visualisierung und Darstellung einer von dem Frühwarnsystem erfassten Eigenschaft eines sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses trotz seiner räumlichen Verteilung auf ein mitunter großes Warngebiet bereitzustellen. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für ein Tsunami-Warnsystem eine verbesserte Visualisierung einer oder mehrerer Eigenschaften einer sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Flutwelle in ihrer räumlichen Verteilung auf ein entsprechendes Warngebiet (Küstenabschnitte und/oder Inseln) in verbesserter Weise bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung und insbesondere durch den Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.

Entsprechend wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Verarbeitung von Daten eines sensorgestützten Frühwarnsystems bereitgestellt, welches eine verbesserte Darstellung der räumlichen Verteilung von einer oder mehreren Eigenschaften eines von dem Frühwarnsystem erkannten, sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses auf ein Warngebiet ermöglicht. Diese von dem Frühwarnsystem erkannten, sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses können Tsunamis, Erdbeben oder auch Stürme, Orkane und Blizzards sein.

Des Weiteren wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur computer-implementierten Darstellung einer räumliche Verteilung einer Eigenschaft eines sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses auf ein räumliches Gebiet bereitgestellt. Hierbei wird die Eigenschaft von einem Frühwarnsystem ermittelt. Gemäß dem Verfahren wird eine Vielzahl von Segmenten bestimmt, die Segmente sortiert und die räumlichen Verteilung für die Vielzahl von Segmenten dargestellt, wobei eine Kennung der Segmente auf der Abszisse eines Koordinatensystems und die Auswirkung der Eigenschaft auf ein durch die Abszisse angegebenes Segment auf der Ordinate des Koordinatensystems angezeigt ist. Hierbei kann die Kennung eine Nummerierung der Segmente sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte: Bestimmen einer Vielzahl von Beobachtungspunkten; Ermitteln einer sortierten Segmentliste für jeden der Beobachtungspunkte; und Ermitteln einer einzigen sortierten Segmentlist aus der Vielzahl von sortierten Segmentliste.

Die dargestellte mindestens eine Eigenschaft des sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses kann insbesondere eine Wellenhöhe einer Welle, eine Ankunftszeit einer Welle bei dem entsprechenden Segment, eine verbleibende Zeit bis zum Auftreffen einer Welle auf das entsprechende Segment, oder ein Pegelstand eines Gewässers sein.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Details werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Frühwarnsystems gemäß dem Stand der

Technik. zeigt ein Blockschaltbild eines Frühwarnsystems, wie es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. zeigt eine Darstellung zur Illustration einer räumlichen Aufteilung eines Warngebietes in verschiedene Bereiche (Segmente) eines Frühwarnsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. zeigt ein Beispiel zur Illustration einer Darstellungsweise eines „mareograms". zeigt ein Beispiel zur Illustration einer bekannten Darstellungsform. zeigt ein Beispiel zur Illustration einer weiteren bekannten Darstellungsform. zeigt ein Beispiel zur Illustration einer räumliche Verteilung einer Eigenschaft des raum-zeitlichen Ereignisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. zeigt ein Beispiel zur Illustration einer räumliche Verteilung einer Eigenschaft des raum-zeitlichen Ereignisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. zeigt ein Beispiel zur Illustration einer räumliche Verteilung einer Eigenschaft des raum-zeitlichen Ereignisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. zeigt ein Beispiel zur Illustration einer räumliche Verteilung einer Eigenschaft des raum-zeitlichen Ereignisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. zeigt ein Beispiel einer Darstellungsform einer Benutzeroberfläche für ein Frühwarnsystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 9 zeigt ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Erstellung und Sortierung von Warnsegmenten. Figur 10 zeigt eine beispielhafte Illustration von Aspekten des Verfahrens gemäß Figur 9.

Figur 11 zeigt eine beispielhafte Illustration von Aspekten des Verfahrens gemäß

Figur 9.

Figur 12 zeigt ein Beispiel zur Illustration der Tsunami-Direktionalität.

Figur 13 zeigt ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur Erstellung und Sortierung von Wamsegmenten.

Figur 14 zeigt eine beispielhafte Illustration von Aspekten des Verfahrens gemäß

Figur 13.

Figur 15 zeigt eine beispielhafte Illustration einer vertikalen Aggregation von Szenarien.

Figur 16 zeigt eine beispielhafte Illustration einer vertikalen und horizontalen Aggregation von Szenarien.

Für Frühwarnsysteme ist daher, neben der Ausgestaltung der Sensorsysteme, auch die Verdichtung von Sensor-Information und anderen Informationsquellen verknüpft mit dem Faktor Zeit von zentraler Bedeutung. Hierzu kann die Zeit vom Auftreten des Ereignisses bis zum Eintreffen der Auswirkung des Ereignisses in Zeitabschnitte, sog. Zeitkomponenten unterteilt werden.

Bestehende Frühwarnsysteme benutzen zur Ermittlung einer Warnentscheidung lediglich Sensor-Information, welche die anfängliche Ausprägungen eines Ereignisses messen und an eine zentrale Ermittlungs- oder Warnentscheidungseinheit übermitteln. Dabei müssen Warnentscheidungen getroffen werden, die aufgrund des oftmals kurzen Zeitraums zwischen erster Erkennung des Ereignisses und dem Eintreffen der Auswirkung des Ereignisses mit hohen Unsicherheiten behaftet sind oder gar zu falschen Warnungen führt, was zu großen materiellen und möglicherweise auch Personenschaden bei „unnötigen" Evakuierungen führt.

Derzeit bekannte Frühwarnsysteme nutzen hierzu Sensorsysteme, welche aus mehreren Sensoren und/oder verschiedenen Sensortypen eine Vielzahl von Sensordaten liefern. Ein solches Frühwarnsystem ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt. Die Sensoren oder das Sensorsystem 120 besteht dabei aus verschiedenen Sensoren, welche z. B. verschiedene Bojen in Küstennähe sind, um Wellenhöhen zu messen. Die Sensoren können hierbei kontinuierlich oder in vordefinierten Zeitabständen Messsignale senden. Alternativ können die Sensoren bereits die gemessenen Werte vorverarbeiten und nur dann Signale an ein zentrales Sensorerfassungssystem 1 10 senden, wenn ein relevanter Messwert vorliegt. Beispielsweise können die Sensoren die gemessenen Werte anhand voreingestellter Schwellwerte klassifizieren und entsprechend der Klassifizierung entsprechender Signale an die zentrale Erfassungseinheit 1 10 senden. Wenn es sich bei den Sensoren um Bojen in Küstennähe handelt, kann z. B. eine Mindeshvellenhöhe für jede Boje definiert werden, ab welcher die Boje ein entsprechendes Signal an die zentrale Erfassungseinheit 110 sendet. Darüber hinaus können verschiedene Signale gemäß verschiedener Schwellwerte der gemessenen Wellenhöhe an die zentrale Einheit 110 gesendet werden. Eine solche Quantifizierung der Messwerte kann in gleicher Weise für andere Sensortypen und andere Frühwarnsysteme verwendet werden. Diese für bekannte Frühwarnsysteme verwendeten Sensorsysteme können in gleicher Weise für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Des Weiteren kann zwischen beweisgebenden oder direkten Sensorsystemen und indikatorgebenden oder indirekten Sensoren unterschieden werden. Direkte Sensorsysteme erfassen die Auswirkung eines Ereignisses unmittelbar (z.B. Messen der auftretenden Wellenhöhe eines Tsunamis) während indirekte Sensorsysteme nur Rückschluss auf ein Ereignis erlauben, beispielsweise durch Messung der Stärke eines Erdbebens an einem oder mehreren Orten, welches Ursache eines Tsunamis sein kann.

In bekannten Frühwarnsystemen wird die zentrale Sensorerfassungseinheit 10 die empfangenen Signale der verschiedenen Sensoren verarbeiten und gemäß dieser Werte ein Warnsignal 130 ausgeben. Dieses Warnsignal kann entweder über ein Kommunikationssystem direkt an die betroffene Region und Bevölkerung gesendet werden, oder sie dient behördlichen Einrichtungen als Entscheidungsgrundlage zur Veranlassung von Schutz- oder Evakuierungsmaßnahmen in dem entsprechenden Gebiet. Im folgenden kann zwischen dem Beobachtungsgebiet und dem Warngebiet unterschieden werden. Das ßeobachtungs- gebiet bezieht sich auf das von den Sensoren erfasste Gebiet, während sich das Warngebiet auf das Gebiet oder die Teilgebiete bezieht, für die ein Warnsignal oder mehrere Warnsignale erzeugt werden können. Figur 2 zeigt ein Frühwarnsystem 200, wie es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Frühwarnsystem benutzt ein Sensorsystem 120, welches Informationen von verschiedenen Sensoren bereitstellt. Dieses Sensorsystem kann wie in den zuvor beschriebenen üblichen Frühwarnsystemen ausgebildet sein.

Die Sensorsysteme können mit verschiedenen zuvor ermittelten Modelfen zur räumlich und zeitlich differenzierten Berechnung von Warnentscheidungen verknüpft werden. So wird das zu beobachtende Gebiet in verschiedene Bereiche unterteilt und es können für jedes Warngebiet eine prognostizierte Auswirkung der von den Sensoren 120 und von dem Sensorerfassungssystem 210 vorverarbeiteten Sensor-Informationen berechnet werden. Hierzu können verschiedene Ausbreitungsmodelle 220 in einem Datenspeicher gespeichert werden. Anhand dieser Ausbreitungsmodelle und den ermittelten Sensordaten des Sensorerfassungssystems 210 wird durch ein Auswirkungsermittlungssystem oder Berechnungseinheit 230 ein Ausbreitungsszenario ermittelt. Hierzu kann aufgrund der topographischen Lage und Beschaffenheit des von dem Frühwarnsystem Beobachtungsgebietes in verschiedene Bereiche unterteilt werden.

Figur 3 zeigt eine beispielhafte Darstellung, bei der das Warngebiet des Frühwarnsystems 3 0 in acht Gebiete 320 bis 327 unterteilt ist. Des Weiteren dargestellt sind die verschiedenen Sensoren 120, weiche im Fa/I eines Tsunami-Frühwarnsystems Bojen vo dem Küstenabschnitt 310 sein können. Entsprechend der Unterteilung des Gebietes in verschiedene Zonen oder Teilgebiete können vorab ein oder mehrere Ausbreitungsmodelle 220 ermittelt werden, um für jedes dieser Teilgebiete aufgrund der Information der Sensoren 120 eine zu erwartenden Auswirkung zu liefern. Darüber hinaus stellen die Ausbreitungsmodelle 220 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen zeitlichen Verlauf der Auswirkungen, beispielsweise eines Tsunamis, auf die Küste 310 für jeden der Bereiche 320 bis 327 bereit. Dies kann durch Berechnungen und Simulationen anhand der Art und Beschaffenheit des Gebietes 310 und dessen Bereichs, wie z. B. die Topographie und optional auch die Landnutzung/Landbedeckung (bewaldetes Gebiet, städtische Bebauung, landwirtschaftliche Felder, Sumpflandschaften usw.) erfolgen. Da die Lage der Sensoren bezüglich des unterteilten Gebietes 310 vorab bekannt und festgelegt wird, können solche Ausbreitungsmodelle ebenfalls vorab erstellt und in einem entsprechenden Speichermedium abgelegt werden. Anhand dieser Ausbreitungsmodelle kann ein Auswirkungsermittlungssystem 230 des Frühwarnsystems anhand der Sensordaten einen räumlich und zeitlich differenzierten Ausbreitungsverlauf des von den Sensoren erkannten Ereignisses ermitteln.

Die erhaltenen Sensordaten von dem Sensorerfassungssystem 210 können so aufbereitet werden, dass das Auswirkungsermittlungssystem 230 diese Sensordaten mit den verschiedenen gespeicherten Ausbreitungsmodellen abgleichen kann. Hierzu können verschiedene logische Verknüpfungen und Filterfunktionen verwendet werden, welche ihrerseits bereits ein Ausbreitungsmodell 220 beschreiben, die örtliche Begebenheiten und Zusammenhänge zwischen den Positionen der Sensoren 120 und der entsprechenden betroffenen Bereiche 320 bis 327 berücksichtigen. Liefern einige oder alle der Sensoren Signale, die auf ein Naturereignis hindeuten, kann anhand der Ausbreitungsmodelle das wahrscheinlichste Ausbreitungsszenario ermittelt werden. Dieses gibt für jede der Regionen 320 bis 327 einen zeitlichen Verlauf an, wie sich das Ereignis in den Bereichen entsprechend ausbreiten wird. In dem Beispiel eines Tsunami-Frühwarnsystems entspricht dies einem zeitlichen Verlauf hinsichtlich der Größe und eventuell der Richtung einer Welle in den jeweiligen Bereichen der Küste 310.

Anhand des räumlich und zeitlich differenzierten Ausbreitungsszenarios, das von dem Auswirkungsermittlungssystem 230 ermittelt wird, kann für jedes der Bereiche 320 bis 327 ermittelt werden, ob das Gebiet von dem prognostizierten Ereignis betroffen ist, oder ob es sich um ein so genanntes„sicheres Gebiet" handelt, in welchem das Ereignis keinen direkten Einfluss haben wird. Des Weiteren ermöglicht das räumlich und zeitlich differenzierte Ausbreitungsszenario des Auswirkungsermittlungssystems eine Berechnung oder Voraussage, wann und ggf. in welcher Reihenfolge die Gebiete von dem Ereignis (z. B. der einer Tsunami-Welle) betroffen werden. Es kann somit die Zeit berechnet werden, die verbleibt, bis das Ereignis in jedem Teilgebiet auftritt. Aufgrund dieser Zeiten, die für jedes Gebiet bis zum Auftreten des Ereignisses verbleibt, können eine Rangliste oder eine Prioritätenliste der betreffenden Regionen erstellt werden. Beispielsweise können die Regionen, welche zuerst von dem Ereignis betroffen sind, eine höhere Priorität erhalten als jene Regionen, die später oder gar nicht von dem Ereignis betroffen sein werden.

Zusätzlich können zu den Ausbreitungsmodellen weitere Reaktionsmodelle bzw. Lagebe- schaffenheits- und Evakuierungsmodelle vorab für die verschiedenen Regionen des Gebiets 310 ermittelt und in einem Datenspeicher 240 abgelegt werden. Diese zusätzlichen Modelle können von einem Warnsignalermittlungssystem oder Ermittlungseinheit 250 zum Berech- nen eines Warninformationssignals dazu verwendet werden, die räumlich und zeitlich differenzierten Ausbreitungsszenarien, welche von dem Auswirkungsermittlungssystem 230 ermittelt wurden, weiter zu bearbeiten, um weiter verbesserte und optimierte Warnsignale und warnrelevante Informationen bereitzustellen. Wie zuvor beschrieben wurde, kann mit den Ausbreitungsmodellen 220 eine räumliche und zeitliche differenzierte Ausbreitungsprognose erstellt werden. Hierzu werden vorab gespeicherte Modelle auf die Sensor-Informationen des Sensorsystems 120 angewendet, um das wahrscheinlichste Ausbreitungsszenario zu ermitteln. Dadurch wird die Genauigkeit des Warnsignals bereits verbessert, da nicht die reinen Sensordaten benutzt werden, sondern diese Sensor-Information mittels bereits vorab ermittelter, theoretisch möglicher Ausbreitungsszenarien für verschiedene mögliche Ereignisse ausgewertet und verarbeitet werden. Jedoch kann man diese Berechnung möglicher Ausbreitungsszenarien noch weiter verbessern, wenn weitere Informationen zur Lage und Beschaffenheit der einzelnen Regionen benutzt werden. Diese Parameter können unter anderem die Anzahl der zu evakuierenden Bevölkerung, die Anzahl der kritischen Einrichtungen, wie Krankenhäuser und Schulen oder Flughäfen, die Anzahl und Beschaffenheit von zur Evakuierung zur Verfügung stehender Straßen und Wege sowie die Betroffenheit der benachbarten Regionen umfassen. Weitere Parameter können auch die Alters- und Geschlechtsverteilung der Bevölkerung sowie die räumliche Lage von möglichen Evakuierungsorten und Evakuierungswegen umfassen.

Während mit den Ausbreitungsmodellen 220 eine verbesserte Vorhersage der Auswirkungen der mittels der Sensor-Information detektierten prognostizierten Ereignisse erreicht wird, können mit den weiteren Lage-, Beschaffenheits- und Evakuierungsmodellen 240 die Maßnahmen zum Schutz und zur Evakuierung einzelner Regionen bei der Ermittlung von Warnsignalen bereits mitberücksichtigt werden. Damit kann die räumlich und zeitlich differenziert ermittelte Ausbreitung des prognostizierten Ereignisses in den einzelnen Regionen, insbesondere die verbleibende Zeit (nachfolgend auch Restlaufzeit genannt) bis zum Auftreten des Ereignisses, mit der benötigten Zeit möglicher Schutz- und Evakuierungsmaßnahmen verknüpft werden. Dies entspricht einer Gewichtung der von der Einheit 230 ermittelten räumlich und zeitlich differenzierten Auswirkungsberechnung durch das Frühwarnsystem. Ermittelt das System 230 beispielsweise ein auftretendes Ereignis in den Regionen A, B und F in 2 Stunden sowie in den Regionen E, C und G in drei Stunden, so ergibt sich hieraus, wie zuvor erläutert, bereits eine Klassifizierung oder Priorisierung der verschiedenen Regionen. Durch die zusätzlichen Lage-, Beschaffenheits- und Evakuierungsmodellen 240 kann diese Pnori ^' si ^' erung und zeitliche Warnzeitermittlung für die Regionen nochmals verbessert werden. Gibt es in der Region B beispielsweise eine erhöhte Anzahl kritischer Einrichtungen, wie z. B. Schulen, Flughäfen oder Krankenhäuser oder eine hohe Bevölkerungsdichte, ist die benötigte Evakuierungszeit entsprechend hoch. Sind dagegen die Regionen A und F lediglich dünn besiedelt, kann hier eine wesentlich kürzere Evakuierungszeit angenommen werden. Basierend auf der durch die Auswirkungsermittlungseinheit 230 berechneten Ankunftszeit der Auswirkung des Ereignisses in zwei Stunden in den Regionen A, B und F kann mittels der Modelle 240 die bis zur Warnung verfügbaren Zeit für jede Region anhand der benötigten Evakuierungszeit geändert werden. So könnten in dem vorangegangenen Beispiel für die Region B trotz des derzeit erwarteten Eintreffens des Ereignisses in zwei Stunden lediglich 50 Minuten verbleiben, bis eine entsprechende Warnung ausgegeben werden muss, da die Evakuierungszeit für diese Gegend 1 Std. 10 Min. beträgt. Für die Regionen A und F kann die verfügbare Zeit bis eine Warnung erfolgen muss entsprechend der geringeren Evakuierungszeit wesentlich länger sein. Als weiteres Beispiel kann das Auswirkungsermittlungsystem 230 eine prognostizierte Ankunftszeit des Ereignisses in der Region G mit drei Stunden ermitteln. Wenn jedoch die Modelle 240 besagen, dass hier eine sehr lange Evakuierungszeit benötigt wird, da z. B. keine geeigneten Straßen zur Evakuierung vorhanden sind, kann die verbleibende Zeit, bis zu der eine Warnung für die Region G ausgegeben werden muss, geringer sein als in den Gebieten A und B, in welchen das Ereignis bereits in zwei Stunden eintrifft.

Ein weiterer Vorteil der Ausbreitungsmodelte 220 und der Evakuierungsmodelle 240 besteht darin, dass eine Zeit ermittelt werden kann, bis zu welcher eine entsprechende Warnung für jedes Gebiet ausgegeben werden muss. Dies hat zum Vorteil, dass eine Warnung nicht sofort ausgegeben werden muss und weitere Daten des Sensorsystems 120 abgewartet werden können. Wenn das Frühwarnsystem für eine Region ein Ereignis prognostiziert hat, kann es damit gleichzeitig ermitteln, dass eine Warnung noch nicht erforderlich ist. Daher können weitere Sensordaten abgewartet werden, um das prognostizierte Ereignis eventuell noch als Fehlalarm erkennen zu können. Das Frühwarnsystem kann daher entscheiden, ob eine Warnung für ein erkanntes Ereignis bereits ausgegeben werden muss, oder ob weitere Sensordaten abgewartet werden können.

Diese dynamische Verarbeitung der Sensorsysteme anhand von den Modellen 220 und/oder 240 erlaubt die dynamische Berechnung von räumlich und zeitlich differenzierten Warnungen unter Berücksichtigung von zuvor ermittelten Daten. Dies ist durch die Rückführung der Informationen 270 und 280 in Figur 2 beispielhaft dargestellt. Somit können die Ausbreitungsmodelle 220 und die Lage-, Beschaffungs- und Evakuierungsmodelle 240 derart ausgebildet sein, dass sie zeitliche Änderungen von Sensor-Informationen berücksichtigt. Dies ist möglich, da das Warnsignalermittlungssystem 250 selbständig ermitteln kann, ob eine Warnung bereits erfolgen muss, oder ob weitere zeitlich nachfolgende Sensordaten berücksichtigt werden können, bevor ein Warnsignal ausgegeben werden muss.

Die von dem Warnermittlungssystem und dem Auswirkungsermittlungssystem berechneten Informationen können an ein Anzeige- oder Warnsystem 260 übermittelt werden, um diese entsprechend einem Benutzer anzuzeigen, oder um diese direkt an die entsprechenden Gebiete zu senden. Der Benutzer hat damit die Möglichkeit, die betroffenen Gebiete differenziert zu betrachten, und die verschiedenen Gebiete können bereits durch das System und die zugrunde liegenden Modelle so prionsiert werden, dass die verbleibende Zeit, in der eine Warnung erfolgen muss, von dem Frühwarnsystem bereits mit ausgegeben werden kann. Dies verringert die Anzahl der Fehlalarme, verbessert die Genauigkeit der Voraussagen und zeigt gleichzeitig an, welche Schutz- oder Evakuierungsmaßnahmen wann und in welchem Gebiet erfolgen sollten.

Das zuvor beschriebene System erlaubt sowohl eine„Rückwärtsnutzung", indem der späteste Warnentschetdungszeitpunkt ermittelt werden kann, indem z. B. eine vorgegebene Mindestanzahl von Menschen und Gütern aus einem bestimmten Gebiet gesichert oder evakuiert werden können, als auch eine„Vorwärtsnutzung", indem berechnet werden kann, wie viele Personen oder Güter aus einem entsprechenden Gebiet zu einer gewissen Zeit gesichert oder evakuiert werden können.

Die in Figur 2 gezeigten verschiedenen Systeme 210, 230, 250 und 260 können gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung auch mittels einer oder mehrerer Systeme oder Systemkomponenten verwirklicht werden. Darüber hinaus können die Ausbreitungsmodelle 220 und die Evakuierungsmodelle 240 mittels eines Modells nachgebildet werden. Die zuvor beschriebenen funktionalen Merkmale des Frühwarnsystems 200 können auch als compu- ter-implementierte Schritte oder als computerlesbare Instruktionen eines computer-lesbaren Mediums realisiert werden. Die zuvor beschriebenen Ausbreitungsmodelle und die Reaktionsmodelle können auch als ein einheitliches Modell ausgebildet sein und in einer einzelnen Datenspeichereinheit gespeichert werden.

Eine Visualisierung der Information des sensorgestützten Frühwarnsystems und insbesondere die übersichtliche Visualisierung der räumlich verteilten Eigenschaften des erfassten Ereignisses auf ein Warngebiet wurde bisher nicht zufriedenstellend ermöglicht. In dem Anwendungsbeispiel einer Darstellung der Ankunftszeit oder Restlaufzeit bis zum Auftreffen einer Tsunamiwelle auf einen Küstenabschnitt wird üblicherweise lediglich die Ankunftszeit des Tsunamis, z. B. in verbleibenden Minuten, dargestellt.

Des Weiteren sind so genannte „mareograms", welche auch als „marigrams" bezeichnet werden, bekannt. Figur 4 zeigt beispielhaft eine solche bekannte Darstellungsweise. Wie in Figur 4 dargestellt ist, zeigt ein Marigram den zeitlichen Verlauf eines Pegels einer Tsunamiwelle in einem Koordinatensystem. Gleichzeitig wird in einer graphischen Darstellung einer Küstenlinie der Pegel mit einem festen Farbverlauf dargestellt. Diese Form der Darstellung erfolgt entweder in einem Koordinatensystem, in welches eine Küstenlinie projiziert wird, oder aber die Darstellung der Küstenlinie erfolgt auf der Oberfläche der in die Ebene projizierten Erde.

Diese Form der Darstellung wird ausführlich in John McCIoskey et. al.„Tsunami threat in the Indian Ocean from a future megathrust earthquake west of Sumatra" (Earth and Planetary Science Letters 265 (2008) 61-81 ) erläutert. Figur 5 zeigt eine solche bekannte Darstellungsform.

In derselben Publikation von John McCIoskey et. al. ist eine Darstellungsform vorgeschlagen, bei der eine Wellenhöhe in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt wird. Figur 6 illustriert diese Darstellungsform, bei der die Küstenlinie in einer geneigten Ebene, aufgespannt durch Längen- und Breitengrad, dargestellt wird.

Selbst in anderen technischen Gebieten, die nicht mit Frühwarnsystemen in Verbindung stehen, wie beispielsweise der Routenplanung, sind die Möglichkeiten der Visualisierung von räumlichen Verteilungen eines raum-zeitlichen Ereignisses sehr begrenzt und auf lediglich diagrammatische Darstellungen von dreidimensionalen Objekten (im Allgemeinen ein Gelände oder Geländeprofil) beschränkt. Dargestellt wird üblicherweise ein Höhenprofil, welches die Verteilung der Geländehöhe von einem Startpunkt zu einem Ziel darstellt und es somit ermöglicht, die Steigungen und Gefälle eines dreidimensionalen Geländes in einem zweidimensionalen Diagramm anzuzeigen. Im Allgemeinen wird der Höhenmeter auf der Ordinatenachse und die zurückgelegte Strecke auf der Abszisse des Koordinatensystems abgebildet.

Diese bekannten Verfahren zur Darstellungen eines Höhenprofils eignen sich jedoch nur für sich nicht verändernde Geländeprofile (was beim Auftreffen einer Tsunamiwelle auf eine Küste oder Insel nicht gegeben ist) und zeigen auch nur den Verlauf entlang eines Profils von einem Start zu einem Zielpunkt. Diese Art der Darstellung würde im Anwendungsfall der Darstellung einer Wellenhöhe einer sich ausbreitenden Flutwelle nur einer Momentaufnahme entsprechen und damit lediglich die Bestimmung des Ortes der Flutwelle zum Zeitpunkt der Momentaufnahme ermöglichen. Diese Darstellung eignet sich daher nicht dafür, die Auswirkung auf eine ganze Region (z.B. Küstenlinie) darzustellen.

Im Unterschied zu diesem bekannten Verfahren erfolgt die Darstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung -Targef-orientiert, d.h. zur Darstellung der räumlichen Verteilung eines raum-zeitlichen Ereignisses erfolgt ein Profilschnitt quer zur Ausbreitung des Ereignisses bzw. entlang eines betrachteten Interessens-/Schadensgebietes. Im vorgenannten Beispiel der Darstellung einer Wellenhöhe wird eine vorgegebene Küstenlinie (oder ein Region im Allgemeinen) in einzelne Segmente unterteilt (wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist), welche dann aufsteigend durchnummeriert werden können. Diese Ordnungszahlen der Segmente können dann auf der Abszisse eines zweidimensionalen Diagramms dargestellt werden. Auf der Ordinate kann dann die Wellenhöhe (beispielsweise in Metern über dem Meeresspiegel) aufgetragen werden, wobei in besonders vorteilhafter Weise ein geeigneter Farbverlauf die unterschiedlichen Höhen darstellen kann. Mehrere Verläufe (z.B. bei einer Vielzahl von Simulationen) können mit farblich oder stilistisch unterschiedlichen Linien in demselben Diagramm dargestellt werden. Alternativ kann die Überlagerung auch mit Hilfe der bekannten Kerzendarstellung („candle-stick graph") erfolgen. Der \/orieil dieser Darstellung liegt darin, dass auch kleinere Trends und Verteilungseigenschaften der in die Darstellung eingegangenen Einzelsimulationen leicht zu erkennen sind.

Da diese Darstellungsweise eine Dimensionsreduktion beinhaltet (d.h. von einem zweidimensionalen Gebiet wie beispielsweise einer Küstenlinie auf eine eindimensionale Achse), muss zusätzlich sichergestellt sein, dass der Betrachter sich orientieren kann. Dies kann durch Einführung von Labels, Richtungsangaben („NW nach SO") oder in Form eines„Run- dumblicks" erfolgen (z.B. Java-See mit Angabe von Startpunkt und Richtung).

In dem vorgenannten Beispiel zur Visualisierung einer räumlich verteilten Ankunftszeit (oder Restlaufzeit) einer ausgelösten Flutwelle an einem Küstenabschnitt kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Visualisierung erfolgen, in dem die Ausbreitung einer Auswirkung im Allgemeinen - und der Ankunftszeit im Speziellen - eines Ereignisses (Flutwelle) in einem eigentlich dreidimensionalen Gebiet in der„Draufsicht" betrachtet wird. Das bedeutet, dass die Ausbreitung der Auswirkung in der Ebene betrachtet wird. Im vorgenannten Beispiel des Auftreffens einer Flutwelle auf eine Küste wird eine vorgegebene Küstenlinie (oder eine Region im Allgemeinen) in einzelne Segmente unterteilt, welche nach einem bestimmten Kriterium (mindestens eine Ordinaiskala) benannt werden. Die Segmente werden auf der Abszisse eines zweidimensionalen Diagramms gemäß des Sortierkriteriums angeordnet. Auf der Ordinate wird die Ankunftszeit (oder Restlaufzeit) der Auswirkung des Ereignisses für das jeweilige Segment aufgetragen. Optionale vertikale Trennlinien zwischen den Segmenten erleichtern die Darstellung einer Benachbarung von den in Segmenten aufgeteilten Gebieten, so dass beispielsweise im Falle einer vorgelagerten Insel (die aufgrund der Wellenausbreitung eine geringere Restlaufzeit aufweist) dem Betrachter dieser Sachverhalt auch graphisch vermittelt wird.

Hierzu zeigt Figur 7A beispielhaft die räumliche Verteilung einer Eigenschaft des raumzeitlichen Ereignisses. Dies kann eine Wellenhöhe entlang von zuvor bestimmten Warnsegmenten (beispielsweise die verschiedenen Regionen eines Küstenabschnittes aus Figur 3) oder die Restlaufzeit der Flutwelle bis zum Auftreffen auf die entsprechenden Warnsegmente der Küstenlinie darstellen. Im letzteren Fall nähert sich bei fortlaufender Zeit die Kurve in Figur 7A in immer mehr Segmenten dem Restlaufzeitwert 0, was bedeutet, die Kurve wandert zeitlich gesehen nach unten. Alternativ kann zur Verstärkung des visuellen Eindrucks auch der Zeitpunkt 0 (welcher dem Eintreffen der Flutwelle an dem jeweiligen Segment entspricht) am oberen Skalenende der Ordinatenachse festgelegt werden. Entsprechend wächst bei fortschreitender Zeit die Kurve nach oben und würde bei vollständigem Eintreffen des Ereignisses an allen Segmenten die Graphik komplett ausfüllen.

Des Weiteren kann die Darstellung in Figur 7A durch unterschiedliche Einfärbungen unterhalb der Kurve zu einer weiteren Verbesserung des visuellen Eindrucks benutzt werden. Beispielsweise können die Farben gelb bis rot verwendet werden, wobei insbesondere kürzere Restlaufzeiten in Rottöten dargestellt werden können.

Figur 7B zeigt für das Beispiel einer Visualisierung einer Wellenhöhe entlang von Warnsegmenten eine Überlagerung mehrerer Szenarien gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In diesem Beispiel aus Figur 7B ist pro Szenario eine durchgehende Linie gezeigt.

In einer alternativen Darstellungsform gemäß Figur 7C verbindet eine durchgehende Linie im Gegensatz zu Figur 7B den jeweiligen Segmentwert gleichen Ranges. Dies bedeutet, dass die durchgehende Linie jeweils den kleinsten Wert, den zweitkleinsten Wert, den drittkleinsten Wert usw. verbindet. Dies verbessert die Übersichtlichkeit, da sich die Linien nicht wie in dem Beispiel aus Figur 7B kreuzen. Dahingehen hat die Ausführungsform gemäß Figur 7B den Vorteil, dass die Zugehörigkeit eines Wertes zu einem speziellen Szenario durch eine Linienverbindung erkennbar bleibt. Diese Zugehörigkeit kann jedoch gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung auch durch andere graphische Gestaltungen (Farbe, Form) angezeigt werden bzw. durch die Auswahl eines Szenarios von einem graphischen Kenntlichmachen der zugehörigen Werte (Highlighting) erfolgen.

Figur 7D zeigt eine entsprechende Darstellungsform einer Wellenhöhe entlang von Warnsegmenten, bei der eine Überlagerung mehrerer Szenarien mittels der Candle-Stick- Darstellungsweise angezeigt wird.

Figur 8 ist eine beispielhafte Darstellungsform einer Benutzeroberfläche innerhalb eines Frühwarnsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Graphik, und insbesondere die Kurve, kann die Restlaufzeit einer Flutwelle bis zum Auftreffen auf die Küstenlinie eines Warnsegments oder gemäß eines anderen Beispiels die Wellenhöhe einer Flutwelle zur Zeit des Auftreffens auf die Küstenlinie (untere Graphik in Figur 8) visualisieren.

Figur 9 zeigt ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Erstellung und Sortierung von Warnsegmenten, wie es zur Visualisierung der räumlichen Verteilung einer Eigenschaften eines raum-zeitlichen Ereignisses gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. Beim ersten Schritt 910 werden die Warnsegmente erstellt oder ausgewählt. Diese Warnsegmente unterteilen das Warngebiet des Frühwarnsystems in Teilgebiete, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde. Das Unterteilen des Warngebietes in Warnsegmente kann hierbei auch einmalig und/oder unabhängig von dem nachfolgenden Verfahrensschritten erfolgen. In diesem Fall kann auch lediglich eine Teilmenge von zuvor bereits festgelegten Warnsegmenten ausgewählt werden, um beispielsweise eine Restlaufzeit oder eine Wellhöhe eines Tsunamis für nur einige der Warnsegmente darzustellen.

Der Schritt 910 daher kann einmalig, beispielsweise bei einer Initialisierung des Frühwarnsystems, ausgeführt werden, um die Warnsegmente festzulegen. Daher kann der Schritt 910 als optional für das Verfahren gemäß Fig. 9 angesehen werden.

Ziel der Sortierung der Warnsegmente ist es, die Warnsegmentinformation in einer nachvollziehbaren und wiederholbaren Weise anzuordnen, um den Nutzern eine räumliche, möglichst intuitive Orientierung zu erlauben und die Suche nach einer bestimmten Informationen, wie der zeitliche und räumliche Verlauf einer Wellenhöhe oder die Restlaufzeit bis zum Auftreffen einer Flutwelle auf die Küstenlinie des Warnsegment, zu erleichtern.

Das Verfahren ist zum besseren Verständnis in den Figuren 10 und 1 anhand von zwei Beispielen graphisch illustriert. Figur 10 zeigt hierbei das Sortierungsverfahren gemäß Figur 9 für Warnsegmente am Beispiel des Indischen Ozeans/Sumatra und Figur 11 zeigt das Sortierungsverfahren gemäß Figur 9 anhand des Beispiels Javasee.

In Schritt 920 wird ein fiktiver Standort oder Beobachtungspunkt für das Warngebiet des Frühwarnsystems ausgewählt. Diese Auswahl eines fiktiven Standortes innerhalb der geographischen Umgebung des Warngebietes (oder der ausgewählten Warnsegmente) und/oder des Entstehungsgebietes des Ereignisses ist in Figur 10 am Beispiel des Indischen Ozeans/Sumatra dargestellt. Der Beobachtungspunkt„m" entspricht einem Standort eines Betrachters, von dem aus die Warnsegmente, in diesem Beispiel entlang der Küstenregionen und vorgelagerten Inseln, betrachtet werden können.

Von dem fiktiven Standort aus werden die Distanzvektoren zu den einzelnen Warnsegmenten ermittelt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Standort so gewählt, dass eine ausreichende fiktive Sichtlinie für jede der ausgewählten Warnsignale gebildet werden kann, wie in Figur 10 durch Pfeile dargestellt ist. Der fiktive Standort kann auch als Referenzpunkt bezeichnet werden. Entsprechend können in einem weiteren Schritt 930 die Distanzvektoren für jedes Warnsignal ermittelt werden. Die Distanzvektoren entsprechen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dem Winkel gegenüber einem Referenzwinkel, wie beispielsweise einer Nord- Richtung, sowie der Entfernung zum gewählten fiktiven Standort.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Distanzvektoren ausgehend von dem fiktiven Beobachtungsstandort bzw. Referenzpunkt wie folgt berechnet werden. Für die Berechnung werden für die ausgewählten Warnsegmente bekannte georeferenzierte Geometrien, wie z.B. eine bekannte Küstenlinie, betrachtet. Zu Beginn der Berechnung wird für die flächenhaften Warnsegmente ein einheitlicher Messpunkt für die Bestimmung der Distanzvektoren festgelegt, um für alle Warnsegmente einheitliche Vergleichspunkte zu erhalten. Der einheitliche Messpunkt kann beispielsweise eine himmelsrichtungsmäßig bestimmte „Ecke" der Küstenlinie der Warnsegmente, beispielsweise die nordwestlich gelegene Ecke der Küstenlinie sein. Alternativ kann der einheitliche Messpunkt auch die geometrische Mitte der Küstenlinie, der Schwerpunkt der Warnsegmentflächen, welche je nach Form des Warnsegments dann auch auf See oder im Landesinneren liegen kann, oder jeder sonstige geeignete einheitliche Messpunkt sein. Danach werden für alle Warnsegmente WS _t aus der Menge der ausgewählten Warnsegmente (i = 1 ... Anzahl der Warnsegmente) der Distanzvektor i (Vektor mit Anfangskoordinaten des Referenzpunktes und mit Endkoordinaten des WSi) bestimmt. Ebenso wird die Länge des Distanzvektors Vi als Strecke zwischen Anfangsund Endpunkt des Vektors bestimmt.

Bei Verwendung geografischer Koordinaten kann festgestellt werden, dass je nach gewählter Projektion Winkel-, Flächen- oder Längentreue gegeben ist, aber nicht alle Eigenschaften gleichzeitig. Beispielsweise erfolgt bei der Übertragung von Koordinaten auf einer Kugeloberfläche (3D) auf eine Karte (2D) immer mindestens eine„Verzerrung". Bei dem zuvor erläuterten Verfahren mit einer Sortierung nach Winkeln gegenüber Norden kann vorzugsweise ein winkeltreues Verfahren verwendet werden. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.

Zur Berechnung der Sortierung der bei einem gewählten Referenzpunkt beginnenden Distanzvektoren„im Uhrzeigersinn" wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine winkeltreue Projektion gewählt. Dies ist jedoch nicht Voraussetzung, da eine bestimmte Sortiereigenschaft nicht erforderlich ist, sondern die Einheitlichkeit und Reproduzierbarkeit prinzipiell ausreichend ist. In einem weiteren Schritt 940 werden die ermittelten Distanzvektoren nach aufsteigendem Winkel in eine sortierte Liste von Warnsegment-Distanzvektoren sortiert.

In einem nachfolgenden Schritt 950 wird die Warnsegment-Sortierung bzw. Reihenfolge entsprechend der sortierten Liste von Warnsegment-Distanzvektoren festgelegt.

Hierbei können zwei Sonderfälle auftreten, welche wie folgt behandelt werden können.

Falls kein geeigneter einzelner Standort für die Betrachtung ermittelt werden kann, kann das Verfahren auch für einzelne disjunkte Referenzpunkte durchgeführt werden. In einem zweiten Sonderfall kann die Distanz zu einem Warnsegment zum Schwerpunkt des Warnsegmentes, zum Mittelpunkt der Küstenlinie oder zu dem äußersten Punkt in Richtung aufsteigender Winkel eines Warnsegmentes, erfolgen. Führt in diesem Fall die Sortierung nach einem der Distanzmaße nicht zu einem eindeutigen Ergebnis, kann in diesem Fall eine andere Distanzermittlung gewählt werden, um zu einem eindeutigen Ergebnis zu kommen.

In dem Fall eines Frühwarnsystems für Tsunamis wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Einbeziehung der Tsunami-Direktionalität bereitgestellt.

Hierzu wurde erkannt, dass die Reihenfolge, in der ein einzelner Tsunami die Warnsegmente erreicht, insbesondere von seinem Entstehungsort, der Küstengeometrie und der sich daraus ergebenden Richtung, aus der er die Warnsegmente erreicht, abhängt.

Die Tsunami-Direktionalität ist eine Aussage zu der„Einfallsrichtung" oder den möglichen Einfallsrichtungen an einer Küstenlinie bzw. an einem Küstensegment/Warnsegment. Dies kann insbesondere bei mehreren alternativen Tsunami-Szenarien bzw Berechnungen berücksichtigt werden. Bewegt sich eine Tsunamiwelle frontal (im rechten Winkel) oder annähernd frontal auf eine (im Beispiel idealisiert als Gerade angenommene) Küstenlinie, so trifft die Welle die ganze Küstenlinie praktisch zeitgleich. Bewegt sich die Welle eher im spitzen Winkel von einer Seite auf die Küstenlinie zu, so trifft die Welle die Küstenlinie innerhalb eines Zeitfensters- zuerst das tsunaminähere Ende der Küstenlinie und zuletzt das tsunamientferntere Ende der Küstenlinie. Umso spitzer der Winkel, umso größer ist die Zeitdifferenz zwischen den Ankunftszeiten an diesen beiden Küstenendpunkten. Umso größer das Warnsegment (umso länger die Küstenlinie), umso größer ist auch die Zeitdifferenz. Figur 12 veranschaulicht die Tsunami-Direktionalität an einem beispielhaften Küstenverlauf. In den jeweils linken und rechten Teilbild ist jeweils als dunkle Fläche 1220 ein beispielhafter Küstenabschnitt dargestellt. Der entsprechend idealisierte Küstenablauf ist als Linie 1210 dargestellt. In der linken Darstellung der Fig. 12 ist ein frontales Zulaufen des Tsunamis auf die Küste entsprechend der dargestellten Pfeilrichtung 1230 dargestellt. Die rechte Bildhälfte veranschaulicht entsprechend zwei Möglichkeiten 1240 und 1245 eines seitlichen Zulaufens des Tsunamis auf die Küstenlinie.

Über mehrere Warnsegmente hinweg betrachtet können stark abweichende Einfallsrichtungen einer Tsunamiwelle an einer gegebenen, in Warnsegmenten eingeteilten Küste stark abweichende Wellenankunftszeiten an den Warnsegmenten ergeben. Sortiert man in diesen die Warnsegmente nach Wellenankunftszeit, können sich für solche stark abweichenden Fälle unterschiedliche Reihenfolgen ergeben.

Während man im Einzelfall die Tsunami-Direktionalität (den Tsunami-Einfallswinkel) einer spezifischen Welle für ein spezifisches Warnsegment (mit der jeweiligen individuellen Küstengeometrie) ermitteln kann, ergibt sich insbesondere ein Vorteil der Berücksichtigung der Tsunami-Direktionaliät, wenn eine (möglichst große) Menge alternativer Tsunami-Szenarien betrachtet und mögliche bzw. wahrscheinliche (oder zumindest mit Häufigkeitsangaben versehene) Einfallsrichtungen berechnet werden. Steht eine große Menge an vorberechneten Tsunami-Szenarien zur Verfügung, um die Gesamtheit der möglichen Küstenankunftsverhalten zu repräsentieren (und insbesondere dann, wenn diese als ausreichend vollständig angesehen werden kann), so können die so gewonnenen Häufigkeits- und Verteilungswerte in den Warnprozess einfließen. In dieser Betrachtung können zusätzlich tsunami- szenariospezifische Angaben, wie etwa Wahrscheinlichkeiten einfließen, die eine zusätzliche Gewichtungsmöglichkeit bei der Betrachtung möglicher bzw. wahrscheinlicher Einfallsrichtungen ermöglichen.

Um eine höhere Stabilität der Sortierung der Warnsegmente gegenüber dieser Tsunami- Direktionalität gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bereitzustellen, kann das zuvor beschriebene Verfahren zur Sortierung der Warnsegmente für eine Vielzahl von Beobachtungspunkten durchgeführt werden.

Figur 13 zeigt entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren, welches die Tsunami-Direktionalität miteinbezieht. Im Schritt 1310 erfolgt eine Auswahl von einer Vielzahl von Beobachtungspunkten, wie zuvor im Zusammenhang mit Schritt 920 der Figur 9 beschrieben wurde. Diesem Schritt kann ebenfalls der optionale Schritt 910 der Figur 9 zum Erstellen der Warnsegmente vorausgehen.

Im Schritt 1320 wird für jeden der Beobachtungspunkte eine sortierte Warnsegment-Liste erstellt. Hierzu kann das Verfahren gemäß Figur 9 angewendet werden.

In einem weiteren Schritt 1330 wird aus der Menge der sortierten Liste eine sortierte Liste derart ermittelt, dass der jeweilige Rang eines Warnsegments in den einzelnen Listen das Sortierkriterium für die Ergebnisliste darstellt. Der Rang eines Segmentes kann hierbei der Position des Segmentes in einer Warnsegmentliste entsprechen. Das erstgenannte Warnsegment hat demnach Rang 1 , das zweitgenannte Rang 2, usw. Es verfolgt also eine Listenaggregation. Diese Rangangaben können mit unterschiedlichen Gewichten versehen werden, die sich unter anderem aus Wahrscheinlichkeitsabschätzungen für die Tsunami- Entstehung im Gebiet einzelner pro Betrachtungspunkte ergeben. In diesem Fall handelt es sich um eine gewichtete Listenaggregation.

Für die Listenaggregation und zur Berücksichtigung des Ranges der Warnsegmente kann zwischen zwei Fällen unterschieden werden, einem Fall mit Gewichtung sowie einem Fall ohne Gewichtung.

Im ersten Fall wird von mehreren sortierten Warnsegmentlisten ausgegangen. Wird immer die gleiche Anzahl von Warnsegmenten sortiert (entsprechend von unterschiedlichen Positionen aus) so ist jedes Warnsegment in jeder Liste genau einmal vorhanden. Entsprechend hat jedes Warnsegment in jeder Liste genau einen Rang.

Der gesamte Rang bzw. die Rangzahl eines Warnsegments ergibt sich aus der Summe der Einzelränge des Warnsegments. In der aggregierten Liste werden die Warnsegmente gemäß ihres Gesamtrangs sortiert. Für diesen Fall können gleiche Gesamtränge nach einem klassischen Tie-Breaking Verfahren sortiert werden, welches eine Wiederholbarkeit der Sortierung sicherstellt. Beispielsweise können die Warnsegmente gleichen Ranges nach aufsteigender Warnsegment-ID sortiert werden. In einem Betspiel von drei Listen, habe das Warnsegment 5 in Liste 1 den Rang 3, in Liste 2 den Rang 1 und in Liste 3 den Rang 17. Daraus ergibt sich der Gesamtrang für das Warnsegment 5 in allen drei Listen 21 (Addition der drei Ränge für das Segment). Für diesen nicht gewichteten Fall kann man zusätzlich die so ermittelte Rangzahl durch die Anzahl der aggregierten Listen dividiert werden, um so zu einer Rangzahl im Bereich [1 ... Anzahl der Warnsegmente) zu kommen. Der gesamte Rang wird somit auf die Anzahl der Warnsegmente normiert.

Für einen zweiten, gewichteten Fall werden ebenfalls mehrere sortierte Warnsegmentlisten betrachtet. Zusätzlich kann es jedoch für jeden oder einige der Referenzpunkte (und damit für jede oder einige der Listen) einen Gewichtungsfaktor geben. Hierfür kann angenommen werden, dass die Gewichtungsfaktoren im Einheitsintervall liegen und die Summe aller Gewichtungsfaktoren 1 beträgt. Ansonsten wird der Gesamtrang wie in dem oben genannten nicht-gewichteten Fall bestimmt. In dem obigen Beispiel mit drei Listen, in welchem das Warnsignal 5 in Liste 1 den Rang 3, in Liste 2 den Rang 1 und in Liste 3 den Rang 17 hat, ist zusätzlich jedem Warnsegment ein Gewichtungsfaktor zugeordnet. In diesem Beispiel sei angenommen, dass Warnsignal 5 einen Gewichtungsfaktor 0,2 für Liste 1 , einen Gewichtungsfaktor 0,3 für Liste 2 und einen Gewichtungsfaktor 0,5 für Liste 3 hat. Der Gesamtrang des Warnsegment 5 in diesen drei Listen beträgt somit 0,2 x 3 + 0,3 x 1 + 0,5 x 17 = 9,4.

Die zuvor beschriebenen zwei Möglichkeiten zur Listenaggregation und zur Berücksichtigung des Ranges der Segmente sind jedoch nur vorteilhafte Beispiele. Für die vorliegende Erfindung können auch alternative Möglichkeiten der Berücksichtigung genutzt werden.

Figur 14 illustriert das Sortierungsverfahren gemäß Figur 13, welches die Tsunami- Direktionalität einbezieht, erneut am Beispiel Javasee und zeigt eine Vielzahl von möglichen Beobachtungspunkten (bzw. Referenzpunkte)„m".

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Aggregation von Szenarien über warnrelevante Parameter am Beispiel des Tsunami-Warnsystems für zwei Fallgruppen beschrieben.

Für eine Menge von im Zusammenhang zu beurteilenden und mit einer Datenbank von vorberechneten Szenarien zu vergleichenden Sensorobservationen wird eine gewichtete Liste von möglichen Trefferszenarien einschließlich von Fehler- und Qualitätsmaßen ermittelt. Hierzu kann auf Basis einer Analyse der Ergebnisliste entschieden werden, ob und wenn ja, wie viele und welche Szenarien in einer jeweiligen Ergebnisliste zu aggregieren sind.

Als vorgegebener erster Schritt kann die Ergebnisliste anhand verschiedener Kriterien hinsichtlich Homogenität Heterogenität in den vorhergesagten Folgen, Treffergenauigkeit bzw. Fehlermaße, Clusterbildung, etc. bewertet werden. Anschließend können die entsprechenden Szenarien zu einem aggregierten oder bevorzugten Szenario zusammengefasst werden.

Jedes Szenario beinhaltet Vorhersagewerte für bestimmte Parameter (z.B. Tsunamiankunftszeit, Wellenhöhe, Überflutungsfläche) an bestimmten Vorhersagepunkten oder in bestimmten Vorhersagebereichen (z.B. einem Warnsegment).

Die Aggregation der Szenarien kann über relevante Szenarienparameter stattfinden, wobei verschiedene Fälle unterschieden werden können. Gemäß eines ersten Falles weisen alle zu aggregierenden Szenarien den zu aggregierenden Parameter auf. Gemäß eines zweiten Falles weist nur ein Teil der zu aggregierenden Szenarien den zu aggregierenden Parameter auf.

Figur 15 zeigt an einem Beispiel eine gewichtete Ergebnisliste 1510 sowie die zu ermittelnde aggregierte Tsunamibeschreibung 1540. In diesem Beispiel weisen alle zu aggregierenden Szenarien den zu aggregierenden Parameter auf. Dargestellt sind beispielhaft drei Warnsegmente 1520. Für diese Warnsegmente liegen entsprechend des Beispiels aus Figur 15 für alle Szenarien die zu aggregierenden Informationen vor. In dem dargestellten Beispiel sind entsprechend vier Szenarien 1515 bis 1518 dargestellt, welche sich jeweils über alle drei Warnsegmente 1520 erstrecken. Die verschiedenen Warnsegmente 1520 können z.B. verschiedene Küstenabschnitte eines Tsunamiwarnsystems sein. In dem gezeigten Beispiel ist lediglich in vertikaler Richtung zu aggregieren, da es keine horizontalen Lücken in der zu aggregierenden Information zu schließen gilt und für jedes Warnsegment entsprechende aggregierte Werte ermittelbar sind.

Figur 16 zeigt ein entsprechendes Beispiel, wo es solche Informationslücken 1617, 1618 und 1620 in den Szenarien für manche Warnsegmente gibt. Daher muss in dem Beispiel gemäß Fig. 16 nicht nur in vertikaler, sondern auch in horizontaler Richtung aggregiert werden, da nicht alle Szenarien für alle Wamsegmente die zu aggregierenden Informationen enthalten. Dieser Fall kann insbesondere bei lokalen Szenarien auftreten, die nur einen geringen Abdeckungsbereich haben. Eine mögliche Aggregation zum Schließen einer„Lücke" ist eine Interpolation oder Extrapolation der Daten, insbesondere der Information der Nachbarbereiche der zu schließenden Informationslücke. Bei der horizontalen Aggregation gilt es insbesondere Konsistenzprobleme zu vermeiden, die dadurch entstehen können, dass das bevorzugte Szenario aus partiellen Einzelszenarien zusammengestellt wird, welche ggf. stark abweichende Annahmen bzgl. der Tsunamianregung bzw. Tsunamiausbreitung beinhalten. Dieser Inkonsistenztyp kommt besonders dann stark zum Tragen, wenn auf eine vertikale Aggregation (z.B. aufgrund der Treffergüte) verzichtet werden kann, das beste Szenario / die besten Szenarien jedoch nicht für alle Warnsegmente Informationen beinhalten.

Die Regeln, nach denen entschieden werden kann, ob eine vertikale Aggregation und / oder eine horizontale Aggregation erforderlich sind, können jedoch entsprechend nachdefiniert werden und sind anfänglich nicht erforderlich. Dies trifft zu, da der sog.„worst-case" Ansatz im Falle der vertikal-horizontalen Aggregation bereits in der Form beschreibbar ist, als nach der Entscheidung, dass je Warnsegment n Szeneriendaten aggregiert werden sollen, die je Warnsegment besten n Szenarien, die für das Warnsegment die zu aggregierenden Informationen enthalten, verwendet werden.

Die Aggregation der Szenarienparameter kann nach einer bestimmten, vorgegebenen Funktion stattfinden. Mögliche Funktionen sind für das Anwendungsbeispiel von vorhergesagten Wellenhöhen bei Tsunamiszenarien: Worst Case (Zielfunktion max); Mittelwert; X% - Quan- til; oder Median. Am Beispiel von vorhergesagten Ankunftszeiten eines Tsunamis wären dies: Worst Case (Zielfunktion min); Mittelwert; X% - Quantil; oder Median.

Den obigen Funktionen kann auch eine Ausreißerelimination vorgeschaltet werden, beispielsweise durch Einsatz eines RANSAC - oder eines ähnlichen Algorithmus.

Die je nach zu aggregierendem Parameter einzusetzenden Aggregierungsfunktionen können dabei rein auf den zu aggregierenden Parameterwerten aufsetzen oder auch vorhandenes Hintergrundwissen nutzen. So können beispielsweise vorhandene Risikoinformationen pro Warnsegment, oder vorhandene Vulnerabilitätsinformationen pro Warnsegment eingebunden werden. Die einzelnen Szenarien können dabei mit unterschiedlichen Gewichten, beispielsweise gemäß der vermuteten Eintrittswahrscheinlichkeit, gewichtet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Warnsegmente derart gegliedert werden, dass deren Zugehörigkeit zu einer geografischen Einheit, wie beispielsweise einer Insel, sofort ersichtlich wird. Die Warnsegmente, für die Informationen, wie eine Wellenhöhen-Darstellung oder eine Ankunftszeit-Darstellung, angezeigt werden sollen, gehören in der Regel zu übergeordneten Strukturen (z.B. Verwaltungseinheiten), deren Namen bekannt sind und daher für eine Orientierung genutzt werden können.

Daher ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass am oberen oder unteren Rand einer Darstellung in einer Benutzeroberfläche Balken mit diesem Namen der übergeordneten Einheiten derart eingeblendet werden können, so dass alle darunter bzw. darüber angezeigten Warnsegment-Information zu der jeweils darüber bzw. darunter angezeigten übergeordneten Einheit gehören. Die Balkenbreite kann dabei mit der Anzahl der zugehörigen Warnsegmente variieren. Als Beispiel für ein Tsunami- Frühwarnsystem in Indonesien kann die betrachtete Küste des Indischen Ozeans beispielsweise in 125 Warnsegmente eingeteilt werden, die über die Inseln Sumatra, Java und Bali verteilt sind. Hier werden entsprechend drei Balken mit den jeweiligen Inselnamen eingeblendet, so dass die Zugehörigkeit eines jeden der 125 Warnsegmente zu einer der drei Inseln sofort ersichtlich wird.

Um zu verhindern, dass die Darstellung der sortierten Warnsegment-Liste nicht zu erkennen lässt, welche Warnsegment-Nachbarn in der Liste auch tatsächlich benachbarte Regionen sind, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine optische Trennung von unzusammenhängenden Warnsegment-Übergängen aus der erstellten sortierten Warnsegment-Liste erfolgen. So können beispielsweise Warnsegmente auf vorgelagerten Inseln Sprünge in der dargestellten Eigenschaft des Tsunamis (z.B. Sprünge in der Wellenhöhen- Darstellung) auftreten, was in der vorgeschlagenen durchgehenden grafischen Darstellung zu Fehlinterpretationen führen könnte. Im Beispiel der Darstellung einer Wellenhöhe eines Tsunamis können dort, wo zwei in der Sortierung benachbarte Warnsegmente nicht auch in der Realität benachbarter Regionen darstellen, optische (senkrechte) Trennstriche gezogen werden und die ansonsten zwischen den Wellenhöhen zweier benachbarter Warnsegmente gezogene gerade Linie derart dargestellt wird, dass sie jeweils horizontal bis zum Trennstrich gezogen wird. In einem weiteren Beispiel kann bei der Darstellung der Ankunftszeit eines Tsunamis bei den jeweiligen Warnsegmenten, dort, wo in der Sortierung zwei benachbarte Warnsegmente, die in der Realität nicht benachbart sind, durch optische (senkrechte) Trennstriche gezogen werden und die ansonsten zwischen den Ankunftszeiten zweier benachbarter Warnsegmenten gezogene gerade Linie derart dargestellt werden, dass sie jeweils horizontal bis zum Trennstrich gezogen wird.

Zur Ermittlung, welche Warnsegmente als tatsächlich benachbart gelten, kann das oben beschriebene Sortierungsverfahren verwendet werden. Die dabei ermittelten Distanzen können in der resultierenden sortierten Liste verwendet werden, um die Distanzdifferenz zweier Listennachbarn mit einem Schwellwert zu vergleichen. Wird der Schwellwert überschritten, wird eine optische Trennung eingefügt.

Die Darstellung kann bezüglich der Warnsegment-Achse, als auch bezüglich der Ankunftszeitsachse zoombar (hereinzoomen, herauszoomen) ausgebildet sein.

In dem Beispiel einer Darstellung mehrerer Wellenhöhen eines Tsunamis kann es aus verschiedenen Gründen erforderlich sein, neben einer (Haupt-)Wellenhöhe ja Warnsegment auch alternative Wellenhöhen darzustellen. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn es noch große Unsicherheiten bezüglich des anzunehmenden Ereignisses (Tsunami) gibt, und gegebenenfalls mehrere Alternativen berücksichtigt oder aggregiert werden müssen, um entsprechende Unsicherheiten zu mindern. Beispielsweise kann bei großer Unsicherheit in der Tsunami-Szenario-Vorhersage nach einem bestimmten vorher festgelegten Verfahren mehrere Tsunami-Szenarien zu einem aggregierten vorhergesagten Tsunami-Szenario zusam- mengefasst werden. Zur Darstellung der alternativen Wellenhöhen können Diagramme dieser alternativen Wellenhöhen auch als Liniengrafiken dem Hauptwellenhöhen-Diagramm überlagert werden, um flächige Überdeckungen zu vermeiden. Dies ist in der grafischen Benutzerschnittstelle aus Figur 8 exemplarisch dargestellt. Die gleiche Überlagerung kann auch auf andere Eigenschaften eines raum-zeitlichen Ereignisses angewendet werden, wie beispielsweise einer Darstellung mehrerer Ankunftszeiten eines Tsunamis.

Um ein aufwändiges und unübersichtliches Links-/Rechts-Scrollen bei einer großen Anzahl von Warnsegmenten, für die die Eigenschaft eines Ereignisses (z.B. Wellenhöhe oder Ankunftszeit eines Tsunamis) selbst für den Fall zu verhindern, dass ein die Übersicht verbesserndes Herauszoomen nicht mehr möglich ist, kann oberhalb oder unterhalb der Darstellung ein Anzeigebalken eingeblendet werden, dessen Breite immer annähernd gleich bleibt und über die gesamte Breite des sichtbaren Diagrammausschnitts reicht, und in dessen Inneren ein Rechteck durch Position und Breite angibt, welcher Bereich des Gesamtdiagramms gerade sichtbar ist. Dieses Rechteck kann innerhalb des Anzeigebalkens bewegt werden und beeinflusst damit den angezeigten Ausschnitt des Gesamtdiagramms. Dies kann beispielhaft der Figur 8 entnommen werden.

Des Weiteren wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Darstellung mit anderen Warnsegment-basierten Grafiken synchron gescrollt werden kann. Darüber hinaus kann durch eine Selektierbarkeit der Warnsegment-Information in der Darstellung (z.B. durch Klicken auf den Darstellungsbereich für ein bestimmtes Warnsegment) eine Verknüpfung mit anderen Informationen hergestellt werden. Hierzu zählt beispielsweise die Auswahl eines Warnsegmentes in einer anderen Darstellungsform, wie einer Karten- oder Tabellendarstellung, welche zu einer Auswahl des entsprechenden Darstellungsteils, zu einem Sprung dorthin bzw. einem automatischen Scrollen dorthin führen kann, falls der Teil der Darstellung nicht sichtbar sein sollte, da beispielsweise dieser Teil links oder rechts außerhalb des Anzeigebereiches der ßenutzerschnittstelle liegt. Umgekehrt kann die Auswahl einer Warnsegment-Information (z.B. Wellenhöhendarstellung oder Ankunftszeitdarstellung) das entsprechende Warnsegment in anderen Darstellungsarten (Karten, Tabellen oder Ähnliches) auswählen.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können nicht nur auf Frühwarnsysteme, sondern auch auf entsprechende Leitstellentechnik, Warnsysteme im Allgemeinen und Lagezentren im Allgemeinen angewandt werden, um eine Visualisierung von Eigenschaften und insbesondere einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der Eigenschaften eines raum-zeitlichen Ereignisses auf ein in Segmente unterteilbares Gebiet zu visualisie- ren.

Die vorliegende Erfindung wurde entsprechend anhand der bevorzugten Ausführungsform mit Verweis auf die Figuren erläutert. Der Fachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifizierungen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben erläuterten technischen Lehre und innerhalb des Bereichs der angefügten Patentansprüche möglich ist, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Ferner wurden jene Bereiche, von denen angenommen wird, dass der Fachmann damit vertraut ist, hierin nicht beschrieben, um die beschriebene Erfindung so klar wie möglich zu beschreiben, ohne durch unnötige Details abzulenken. Daher ist die Erfindung nicht als durch die speziellen anschaulichen Ausführungsformen eingeschränkt zu betrachten, sondern lediglich durch den Bereich den angefügten Patentansprüche.