Das Swiss Experiment und die Zukunft der Vorhersage von alpinen ...

42 Forum für Wissen 2007
3.1 Sensorscope Stationen
Die jüngsten Fortschritte in der Sensortechnik
und Informationstechno -
logie ermöglichen es, Messsysteme zu
entwickeln, die sehr viel kostengünstiger
und mobiler sind als konventionelle
Systeme. Ein wichtiger Meilenstein ist
dabei die drahtlose Kommunikation
von Sensornetzwerken und die automatische
Positionierung und Synchronisierung
mit Hilfe von GPS. Es können
also schnell und unkompliziert eine
grosse Anzahl von Sensoren im
Gelände verteilt werden, die unmittelbar
messbereit sind. Die Übertragung,
Speicherung und sofortige Verarbeitung
der Daten benötigt die entsprechende
IT-Infrastruktur im Hintergrund
(Abb. 3). Diese beiden Probleme
werden als Schwerpunkt im
SwissEx angegangen. In Zusammenarbeit
mit den beiden ETH und der
EAWAG, aber auch mit industriellen
Partnern wie Microsoft, werden Sensornetzwerke
und die Infrastruktur für
Datenübertragung, Datenverwaltung,
Datenspeicherung, Datenanalyse und
Datenverwertung entwickelt und getestet.
Die zweite Generation (SensorscopeII:
http://sensorscope.epfl.ch/) mobiler
Stationen ist bereits im Einsatz und
wird an verschiedenen Orten im
Hoch gebirge getestet, zur Zeit im
Dranse-Einzugsgebiet im Wallis. Im
Herbst/Winter 2007 soll damit auch am
Wannengrat oberhalb von Davos die
Niederschlagsverteilung und das Strömungsfeld
gemessen werden. Der Vorteil
dieser Stationen ist, dass sie unmittelbar
nach dem Aufstellen die Daten
an einen Datenserver übermitteln können
(Abb. 3). So sind sie sehr kurzfristig
einsetzbar und können helfen,
Lücken im operationellen Regenmessnetz
zu schliessen.
3.2 Modellierung und
Datenassimilation
Letztendlich ist es das Ziel, die meteorologischen
Modelle so zu verbessern
und die räumliche Auflösung so zu verfeinern,
dass auch die kleinräumige Variabilität
der Niederschlagsfelder richtig
wiedergegeben wird. Mit den Niederschlagsfeldern
werden dann die
Oberflächenprozesse genau genug simuliert,
um Überschwemmungen,
Hangrutsche, Murgänge oder Lawinen
deterministisch, d. h. für einen bestimmten
Ort und für eine bestimmte
Zeit, vorherzusagen. Obwohl dieses
Maximalziel in nächster Zukunft nicht
erreichbar ist, müssen wir jetzt die
ersten Schritte machen. Wie oben diskutiert,
sind wir noch nicht in der Lage,
Hangrutsche oder Lawinen deterministisch
vorherzusagen, weil die Auslöseprozesse
noch nicht gut genug bekannt
sind. Deterministisch vorhersagbar
sind dagegen schon Überschwem -
mungen und mit Einschränkungen
Murgänge. Deshalb hat SwissEx hauptsächlich
diese beiden Prozesse im
Blick.
Beide Prozesse sind entscheidend
einerseits durch den momentanen Zustand
des Einzugsgebiets wie Bodenfeuchte,
vorhandener Schutt und Geröll
und andererseits durch die sehr
kleinräumige (1 km) Verteilung der
Niederschlagsintensität beeinflusst.
Durch die Zeitverzögerung zwischen
der Ereignisauslösung (welche u.a. abhängig
ist vom kumulierten Niederschlag
und der maximalen Niederschlagsintensität)
bis hin zum Auf -
treten des Schadenereignisses im
Unterlauf ist es möglich, die gemessene
Information in der Vorhersage von
Abflussmengen (oder eines möglichen
Murgangs) zu berücksichtigen. Dazu
müssen allerdings die entsprechenden
Modelle die Daten auch richtig verarbeiten,
d.h. assimilieren können. Alpine3D
(LEHNING et al. 2006), ein Modell
Abb. 3. Schematische Darstellung des SwissEx Datenmanagement.