Lawinen aufgepasst! Radar misst Geschwindigkeit


Vallée de la Sionne in der Schweiz im Winter 2004: Ein Hubschrauber fliegt zum Bergkamm. Dort werden 15 Kilo Sprengstoff positioniert und entzündet. Innerhalb kürzester Zeit löst sich ein großes Schneebrett, das mit Geschwindigkeiten bis zu 200 km/h den Lawinenzug Creta Besse runter donnert. Und an diesen Geschwindigkeiten sind Wissenschaftler, unter anderem vom BFW, interessiert.

Denn für die Entwicklung guter Berechnungsmodelle benötigt man nicht nur Anriss- und Ablagerungsdaten, sondern auch Informationen über die Geschwindigkeiten und Druckwirkungen von Lawinen. In diesem speziellen Fall wird die Geschwindigkeit der Lawinen mittels Radartechnologie erfasst. In der Sturzbahn der Lawine stehen Hindernisse, die mit Messinstrumenten bestückt sind und Informationen über die Druckwirkung liefern. Die Resultate sämtlicher Experimente werden dazu benutzt, Modelle zur Simulation von Lawinenabgängen zu verifizieren und zu verbessern. Insbesondere für die Gefahrenzonenplanung ist die Weiterentwicklung zuverlässiger Computermodelle von Fließund Staublawinen von großer Bedeutung, weil man mit den Informationen über die Druckwirkung die gelbe und rote Gefahrenzone ausscheiden kann.

Wie funktioniert das Lawinenradar?

Für die Geschwindigkeitsmessung von Lawinen wird am BFW ein gepulstes Doppler-Lawinenradar verwendet. Mit ihm können räumlich und zeitlich aufgelöst Geschwindigkeits- und Turbulenzparameter bestimmt werden. Das Radarsystem sendet kurze Mikrowellenimpulse aus und analysiert die Echos, die von den vom Antennenstrahl getroffenen Objekten reflektiert werden, in unserem Fall entweder von der ruhenden Schneedecke oder von der Lawine. Mit dem Lawinenradar können somit nicht nur Geschwindigkeiten, sondern auch die dazugehörigen Entfernungen von der Antenne gemessen werden.

Dies erfolgt durch eine quasi gleichzeitige Auswertung von Doppler-Frequenzen von einer Anzahl aneinander gereihter Abschnitte der Lawinenbahn. Dieser Vorgang wird Range-Gating genannt und ermöglicht eine räumliche und zeitliche Zuordnung der gemessenen Echointensität, Geschwindigkeits- und Turbulenzparameter entlang der Lawinenbahn während des Lawinenabganges.

Das Lawinenradar ist mit zwei Antennen für unterschiedliche Frequenzen (5,8 GHz und 35,8 GHz) ausgestattet. Warum werden zwei verschiedene Frequenzen verwendet? Weil die niedrigere Frequenz den Staubanteil der Lawine durchdringt und Reflexionen nur vom Fließanteil bringt, während die hohe Frequenz wegen der kürzeren Wellenlänge von den kleinen Schnee- und Eispartikeln der Staubwolke reflektiert wird. So wird simultan eine nach Fließ- und Staubanteil getrennte Geschwindigkeitsmessung erzielt (Abbildung 1).



Abb. 1: Range-Gating
a) Messung des Fließanteiles mit 5,8 GHz
b) Messung des Staubanteiles mit 35,8GHz

Mittels Software wird die zeitabhängige Geschwindigkeit für jeden Abschnitt (Range-Gate) ermittelt.


Europaweit einzigartiges Gerät

Das Radar misst Doppler-Spektren für jedes Range- Gate jeweils zu den verschiedenen Messzeitpunkten. Mittels Software wird die zeitabhängige Geschwindigkeit für jedes Range-Gate ermittelt. Da das Lawinenradar des BFW ein europaweit einzigartiges Gerät ist, werden auch im Ausland, zum Beispiel Schweiz und Norwegen, Messungen durchgeführt.




Radarmessung in Ryggfonn, Norwegen
Radarmesung in Vallée de la Sionne, Schweiz

Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)
Austria, 1131 Wien, Seckendorff-Gudent-Weg 8 | Tel.: +43 1 878 38-0

Autor: Zeidler Phd A.

Quelle/URL: https://bfw.ac.at/rz/bfwcms.web?dok=4413