NEUE METHODE ERFOLGREICH 05.03.2014, 11:57 Uhr

Warnung vor Erdrutschen durch Mikrowellenradar

Die Überwachung von Berghängen wird immer wichtiger, weil der Klimawandel die Gefahr von Erdrutschen beispielsweise in den Alpen verschärft. Darmstädter Wissenschaftler haben ein System entwickelt, das eine berührungslose Beobachtung sensibler Flächen ermöglicht. 

Forschung unter extremen Bedingungen. Das Mikrowellenradar funktioniert auch bei Schnee. 

Forschung unter extremen Bedingungen. Das Mikrowellenradar funktioniert auch bei Schnee. 

Foto: Sabine Rödelsperger/TU Darmstadt

Bei Innsbruck rissen im August 2013 Erd- und Felsmassen ein Auto mit, zwei Menschen starben. Kaum zwei Wochen später wurde die Felbertauernstraße auf 100 Meter Länge verschüttet, die wichtige Nord-Süd-Verbindung war wochenlang gesperrt. Auch eine Ersatzstraße war vier Wochen später schon durch Geröllmassen blockiert. Solche Meldungen häufen sich und die Debatte um Warnsysteme ist seit Jahren eines der Top-Themen in den österreichischen Medien. Wissenschaftler versuchen derweil, Warnsysteme zu entwickeln, die Leben retten.

Der Hang „Steinlehnen“ in Nordtirol kam vor über zehn Jahren in Bewegung, Felsen stürzten mehrfach herab. Inzwischen hat sich die Lage beruhigt. Umso mehr ist der Hang zum Forschungsobjekt geworden. Auch die Wissenschaftler der TU Darmstadt nahmen sich das Objekt vor, um ihr System in der Praxis zu testen.

Verbindung mit Computermodell

Professor Andreas Eichhorn, Fachgebiet Geodätische Messsysteme und Sensorik am Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der TU Darmstadt, stieß eine Kooperation mit österreichischen Kollegen an. Dabei ging es darum, die Beobachtung des Hanges mit Computermodellen zu verknüpfen. „Ein Hang ist etwas ungeheuer Komplexes“, sagt Eichhorn. „Wie genau eine Bergflanke aufgebaut ist und wie ein Versagensmechanismus dann im Detail funktioniert, lässt sich nur schwer ergründen. So wird man sich auch in Zukunft nicht allein auf computergestützte Modelle zur Vorhersage von Massenbewegungen verlassen können, sondern braucht zusätzlich effektive, präzise und möglichst umfassende Überwachungs- und Beobachtungssysteme.“

Der Hang „Steinlehnen“ in Nordtirol, im Vordergrund das Mikrowellenradarsystem in seiner Schutzhütte. 

Der Hang „Steinlehnen“ in Nordtirol, im Vordergrund das Mikrowellenradarsystem in seiner Schutzhütte. 

Foto: Sabine Rödelsperger/TU Darmstadt

Erst im Januar dieses Jahres hatten Wissenschaftler aus Graz ein System vorgestellt, das mit GPS-Sensoren arbeitet und so kleinste Bewegungen eines Hanges erfassen kann. Die Installation solcher Sensoren ist nach Ansicht der Darmstädter allerdings sehr gefährlich und sollte nur dort stattfinden, wo es ein konkretes Risiko gibt. „Wir haben nach einem Verfahren gesucht, das unter anderem eine berührungslose Beobachtung möglich macht“, sagt Eichhorn. Am Ende erwies sich eine Technologie als besonders geeignet, deren physikalisches Grundprinzip zwar in der Geodäsie schon lange zum Einsatz kommt, aber für die Überwachung von Hängen noch nie genutzt wurde: ein Mikrowellenradar.

„Beschuss“ auf ganzer Fläche

Dabei wird ein Hang auf ganzer Fläche mit Mikrowellen „beschossen“, die von der Oberfläche zurückgeworfen werden und analysiert werden können. Durch den Vergleich verschiedener Messungen können die Wissenschaftler Veränderungen im Millimeterbereich dokumentieren. Anhäufungen oder Abtragungen von Felsmaterial oder auch der Beginn einer größeren Rutschung können so erfasst werden. Im Gegensatz zu Verfahren, die die Oberfläche etwa mit Laserlicht abtasten, liefern Mikrowellen viel weniger Stördaten. Auch Wettereinflüsse könnten gezielt herausgerechnet werden.

Messwerte des Mikrowellenradars, dargestellt auf einem digitalen Geländemodell. 

Messwerte des Mikrowellenradars, dargestellt auf einem digitalen Geländemodell. 

Foto: Sabine Rödelsperger/TU Darmstadt

Rein technologisch ist laut Eichhorn mit den Mikrowellen eine kontinuierliche, flächenhafte, hochaufgelöste Überwachung eines kritischen Hangs möglich. Man könne Beschleunigungen – als einen frühzeitigen Indikator für ein mögliches Abrutschen großer Massen – erkennen und auch feststellen, wann der Hang wieder zur Ruhe kommt. Die Mikrowellen-Radargeräte sind noch sehr teuer, könnten aber in einer Kombination mit einer günstigeren Sensoren-Technik bereits heute zum Einsatz kommen, meint Eichhorn.

Von Werner Grosch

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