Wie hoch ist der höchste Berg der Welt, der Mount Everest? Ende 2020 wurde das Ergebnis einer neuen Messung bekannt gegeben: 8848,86 Meter. Ein nepalesisches Vermesser-Team hatte zunächst 2019 den höchsten Berg der Welt bestiegen, im Jahr darauf vermaß ein chinesisches Vermesser-Team die Höhe des Mount Everest noch einmal. Der Mount Everest liegt nämlich auf den Staatsgebieten beider Länder, seine Gipfelgrate bilden die Grenze. Natürlich stand es auch zwischen China und Nepal nicht zur Debatte, dass der Mount Everest der höchste Berg der Welt ist. Umstritten war aber seine genaue Höhe. Um diese gemeinsam festzulegen musste man sich zunächst einigen, wo man denn mit einer Höhenmessung überhaupt anfängt.
Wie hoch ist hoch? Die Höhenmessung und der Meeresspiegel
Als Referenz wird der Meeresspiegel verwendet. Höhe über dem Meeresspiegel, oder über Normalnull, das klingt nach einem präzisen Standard. Das ist es auch – nur dass jedes Land seinen eigenen Standard hat. In Deutschland bezieht sich Normalnull auf den mittleren Wasserstand in Amsterdam, in Österreich auf den Adria-Pegel bei Triest, 33 Zentimeter weniger, und in Belgien auf Niedrigwasser bei Ostende, 2,33 Meter niedriger. Auch beim Wandern in den Ardennen an der deutsch-belgischen Grenze wird man sich wegen solcher Unterschiede nicht verirren, und die Anzahl der erwanderten Höhenmeter nicht dadurch geschmälert, dass man währenddessen eine Staatsgrenze in ein Land überquert, das eine andere Normalnull verwendet.
Wenn über den Fluss keine Brücke führt: Unterschiedliche Meereshöhen können Probleme bereiten
Aber die unterschiedlichen Meereshöhen können nicht nur bei prestigeträchtigen Objekten wie dem Mount Everest zu Problemen führen. Vor allem bei grenzüberschreitenden Brücken oder Tunneln spielen sie eine Rolle, wenn die Null des einen Landes nicht der Null des anderen Landes entspricht. Zumindest sind grenzüberschreitende Projekte mit einem höheren Rechenaufwand verbunden. Bei der Hochrhein-Brücke zwischen Deutschland und der Schweiz – Meeresspiegelunterschied 27 Zentimeter – wäre das beinahe schiefgegangen, weil sich jemand verrechnet und den Unterschied verdoppelt statt ausgeglichen hat. Um so etwas in Zukunft zu vermeiden, gibt es jetzt einen international einheitlichen Meeresspiegel. Der ist auch ein Fortschritt für Piloten und Klimaforscher. Und für die Diplomatie: China und Nepal haben sich geeinigt, wie hoch der Mount Everest ist, auf den Zentimeter genau, und das Ergebnis gemeinsam verkündet.
Höhenmessungen und Meeresspiegel: Wichtig für Brücken- und Tunnelbau12 Zentimeter beträgt der Unterschied zwischen dem offiziellen Meeresspiegel in Italien und Österreich. Bei so einem riesigen Bauwerk wie dem Brenner-Basistunnel klingt das vernachlässigbar. Der Brenner-Basistunnel wird derzeit als österreichisch-italienisches Projekt unter dem Brennerpass gebaut.
"Wenn man das Problem des unterschiedlichen Meeresspiegels ignoriert, dann hat man diesen Unterschied auch am Durchschlag am Brenner, was natürlich ein teurer und schmerzvoller Fehler wäre." Gregor Windischer, Verantwortlicher Vermessungsingenieur beim Brenner-Basistunnel
Um das zu verhindern, war der erste Schritt bei der Planung des Projekts, gemeinsame Bezugspunkte für die Höhenmessungen festzulegen. Dafür hat es bestimmte einzelne Punkte gegeben, die durch nationale Organisationen gemessen worden sind.
Wo ist die Null? Ein Meeresspiegel für jedes Land
Das heißt, dass man umrechnen und angleichen muss. Das ist aufwändig und birgt Fehlerquellen. Denn jedes Land wählt für den Meeresspiegel einen anderen Ort – Österreich zum Beispiel Triest, Italien aber Genua, und dann entweder den Wasserstand bei Flut, bei Ebbe, oder einen Mittelwert. Aber auch der Mond beeinflusst den Meeresspiegel, nicht nur den Wasserstand an der Küste bei Ebbe und Flut. Auch auf dem offenen Meer gibt es so etwas wie Wasser-Berge und Täler mit bis zu zehn Metern Unterschied.
Außerdem wird das Meer im Bereich des Äquators durch die Erdrotation etwas nach außen gezogen. An den Polen ist es dafür etwas flacher. Wie kann man also einen weltweit einheitlichen Meeresspiegel festlegen? Diese Frage hat nun eine Arbeitsgruppe des Deutschen Geodätischen Instituts an der Technischen Universität München beantwortet: mit dem Schwerefeld der Erde, also vereinfacht gesagt mit der Erdanziehung.
Ein einheitlicher Meeresspiegel für alle
"Die Messungen dieser Anziehungskräfte werden mit Satelliten und mit terrestrischen Methoden gemacht. Mit den Satellitenmethoden erhalten wir eine Auflösung von ungefähr 100 Kilometer. Wenn wir mehr Details brauchen, dann wenden wir die terrestrischen Methoden an, die uns eine Auflösung bis 100 Meter oder besser bieten können." Laura Sanchez, Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, Technische Universität München, Leiterin der Arbeitsgruppe
Daraus wird dann ein idealer Wasserstand der Ozeane errechnet. Man könnte auch sagen, dass die Geodäten einen virtueller Meeresspiegel als Höhen-Bezugspunkt für jeden Ort der Erde berechnet haben. Dieses Bezugssystem heißt Internationales Höhen-Referenz-System, kurz: IHRS. Bisher gab es verschiedene Systeme, zum Beispiel das United European Leveling Network in Europa. In weniger entwickelten Regionen hingegen gibt es so etwas gar nicht.
"In Afrika gibt es keine Beziehungspunkte, wo man eine Höhe bestimmen kann. Und wenn man den IHRS hat, dann wird es viel einfacher." Laura Sanchez, Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut
Genaue Höhendaten braucht man aber nicht nur in der Vermessung oder Geografie, sondern beispielsweise auch für Flugzeuge,
""Wenn ein Flugzeug landen muss, muss es die Höhe über dem Meeresspiegel kennen. Wenn der Meeresspiegel sich auf verschiedenen Niveaus bezieht, könnte es zwischen zwei Flughäfen bis zu 2 Meter Unterschied geben." Laura Sanchez, Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut
Genaue Höhenmessungen wichtig für Flugzeuge und Klimaforscher
Deshalb sind Flugzeuge gleich mit mehreren Messgeräten für die Höhe ausgerüstet. Durch den einheitlichen Bezugspunkt des IHRS wird die Höhenbestimmung in Zukunft einfacher. Das gilt auch für Klimaforscher. Denn die wollen und müssen ganz genau wissen, wie hoch ist der Meeresspiegel ist. Für die Untersuchung des Klimawandels braucht es eine Genauigkeit im Millimeterbereich. Denn wenn man erfassen möchte, um wie viele Millimeter der Meeresspiegel pro Jahr ansteigt, brauchen Forscher ein Referenzsystem, das genauer ist als das, was sie messen möchten.
Wanderer mit GPS-Geräten brauchen so genaue Daten nicht. Allerdings bekommen sie bisher auch nur sehr vage Höhenangaben.
"Ein handelsüblicher GPS-Empfänger hat eine Genauigkeit der Höhenbestimmung von nur 15 Metern. Das ist ein prinzipielles Problem von GPS. Und mit diesem IHRS kann man auch gut GPS-Messungen in richtige Höhen umwandeln." Gregor Windischer, Vermessungsingenieur
Tunnelbau, Landkarten, Flugzeuge, Klimaforschung, Wandern: Der virtuelle Meeresspiegel im Internationalen Höhen-Referenzsystem IHRS wird einiges ändern und vieles erleichtern.
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