Monitoring und Prognose von Ereignissen

Methoden und Technologien zur Beobachtung, Prognose und Frühwarnung von gefährlichen Naturprozessen

Das Monitoring – also die Beobachtung (Überwachung) – und die Prognose von Prozessen in der Natur sind wichtige Hilfsmittel in der Beurteilung der Gefahrenlage. Gerade im Hinblick auf die frühzeitige Erkennung und Einleitung von Evakuierungs- und Notfallmaßnahmen haben sich Monitoring- und Frühwarnsysteme in vielen Fällen bewährt. Ihr Einsatz wird aufgrund der technischen Weiterentwicklung immer öfter als wertvolle Ergänzung der Maßnahmenpalette im Rahmen eines umfassenden Risikomanagements angesehen.

Monitoringsysteme

Der Mangel an gesicherten Daten über Vorgänge natürlicher Prozesse in Begleitung von Extremereignissen erschwert die Planung und Ausführung wirksamer und kostenoptimierter Maßnahmen zum Schutz gegen die Auswirkungen von Naturgefahren. Speziell moderne, computergestützte Simulations- und Prognoseverfahren brauchen Daten und Information, um Modelle zu kalibrieren und um Plausibilitätskontrollen vorzunehmen.

Monitoringsysteme schaffen hier durch die systematische Erfassung von Signalen eine geeignete Grundlage. Erfasst werden mit solchen Systemen nicht nur meteorologische und hydrologische Parameter (wie Niederschlag, Abflusstiefe, Sedimenttransportraten, Feuchtegehalt des Bodens etc.), sondern in vielen Fällen auch Bewegungsprozesse an sich, wie sie z. B. bei Rutschhängen, Talzuschüben oder in felssturzgefährdeten Bereichen auftreten. Sie helfen damit, die dynamischen Systeme Boden und Wasserkreislauf zu beschreiben. Die Messdaten können für reine Beobachtungszwecke, zur Ableitung von Grenzwerten oder zur aktiven Steuerung von Prozessen verwendet werden. Die Bestimmung eines Grenzwertes im Messsignal, ab dem eine Warnung ausgelöst wird, ist in vielen Fällen eine größere Herausforderung als die Aufzeichnung der Werte an sich. Dies resultiert meist aus dem Umstand, dass solche Grenzwerte immer in Relation mit bereits vorhandenen Daten und deren Interpretationsmöglichkeiten für den jeweiligen Standort gesetzt werden müssen. Es ist also Erfahrung notwendig, um zu erkennen, ab wann z. B. eine gewisse Niederschlagshöhe den Abflusspegel eines Wildbaches stark ansteigen lässt.

Viele Monitoringsysteme zeichnen überwiegend „kontaktfrei" auf, das bedeutet, dass die Sensoren außerhalb des zu beobachtenden Mediums angeordnet sind. In Wildbächen beispielweise werden Abflusstiefen mittels Ultraschall oder Radar gemessen. Schwingungen im Boden (als typisches Zeichen für einen Murgang oder eine Lawine) können durch Geophone und Barometer erfasst werden. Monitoringsysteme werden sowohl vom BFW (z. B. am Gradenbach in Kärnten zum Studium des dortigen Talzuschubs) als auch der BOKU (z. B. am Lattenbach in Tirol) eingesetzt. Verstärkt werden in den letzten Jahren aber auch Systeme installiert, die es ermöglichen sollen, Vorgänge, die im Untergrund (Boden und Gebirge) ablaufen, direkt zu erfassen. Dazu müssen die Sensoren über Bohrungen in der Bewegungsmasse installiert werden (automatische Inklinometer, Time Domain Reflectometry [TDR, ein Messverfahren mit dessen Hilfe die Materialfeuchte eines Stoffes bestimmt werden kann], Temperatursensoren, Wasserdruckmesser; Aufnehmer für das natürliche elektrische Potential …) oder es werden über geophysikalische Messverfahren (Geoelektrik, Seismik, Nuklear-Magnetische-Resonanz Verfahren [NMR, ermöglichen die direkte Bestimmung des Wassergehaltes und hydraulischer Parameter des Bodens und Untergrunds]) Informationen über tiefere Bereiche der Rutschmasse abgeleitet. Solche Monitoringsysteme wurden in den letzten Jahren im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen Wildbach- und Lawinenverbauung und Geologischer Bundesanstalt auf der Rutschung Rindberg/Sibratsgfäll entwickelt und getestet und werden derzeit routinemäßig im Gschliefgraben eingesetzt.

Frühwarnsysteme

Frühwarnsysteme sind technische Einrichtungen, die geeignet sind, gefährliche Prozesse zu erkennen und automatisch eine Warnmeldung auszulösen. Dadurch soll ermöglicht werden, rechtzeitig geeignete Maßnahmen zur Schadensvermeidung bzw. Schadensverringerung zu ergreifen. Aufgrund des überwiegend schnellen Ablaufes von Prozessen in alpinen Gebieten sind hier besondere technische Anforderungen notwendig, um eine ausreichend lange Vorwarnzeit zu gewährleisten. Moderne Frühwarnsysteme versuchen daher, gefährliche Prozesse im Vorfeld eines potenziellen Ereignisses – also schon zur Zeit ihrer Entstehung – zu erkennen und bei Überschreitung eines Grenzwertes Alarmmeldungen abzusetzen. Verbunden damit sind schwierige äußere Bedingungen (Stromversorgung, Datenübertragung, Wartung), worunter die Zuverlässigkeit der Daten leiden kann. Modernste Frühwarnsysteme im alpinen Bereich sind derzeit am Wartschenbach (Nußdorf/Debant, Osttirol) und am Dristenaubach (Pertisau am Achensee, Tirol) zu finden; beide werden von der BOKU in Zusammenarbeit mit der WLV betrieben. Im Kernbereich der Massenbewegung Gschliefgraben wurde kürzlich in Kooperation von GBA und WLV ein innovatives Multiparameter-System zur Überwachung der Vorgänge im Untergrund installiert. Dieses besteht aus einer Kombination eines automatischen Inklinometers (tiefenabhängige Aufzeichnung der Bodenbewegung) mit geoelektrischen und hydrologischen Messparametern.

Mobiles Warnsystem

Im Schutz vor Naturgefahren ist in manchen Fällen eine hohe Flexibilität gefragt, insbesondere wenn im Akutfall die temporäre Absicherung von gefährdeten Gebieten erforderlich ist. Für diesen Zweck wurde im Auftrag der Wildbach- und Lawinenverbauung das mobile Warnsystem MOSES entwickelt. Der Einsatz von MOSES (Mobiles Mess- und Warnsystem der Wildbachverbauung) dient zur Frühwarnung vor Hangrutschungen und Steinschlag. MOSES leistet einen wichtigen Beitrag zum Arbeitnehmerschutz (Sicherung des Arbeitsbereichs), kann aber auch im Katastropheneinsatz oder zur vorübergehenden Absicherung von Gefährdungsbereichen eingesetzt werden. 

Veröffentlicht am 11.01.2021, Wildbach- und Lawinenverbauung und Schutzwaldpolitik (Abteilung III/4)