Lawinenabgänge automatisch feststellen

Ausgangslage

Wo sind überall Lawinen abgegangen? Diese Frage beantworten zu können, ist für Sicherheitsverantwortliche und Lawinendienste von grosser Bedeutung. Bisher melden Beobachter (Bergführer, Tourengänger, etc.) spontane Lawinenabgänge, jedoch meist mit zeitlicher Verzögerung und nur bei guten Sichtverhältnissen. Auch der Erfolg von Sprengungen kann bei schlechter Sicht und in der Nacht nur beschränkt überprüft werden. Es existieren zwar bereits einige sichtunabhängige automatische Systeme zur Lawinendetektion, deren Funktionalitäten sind jedoch begrenzt.

Im Frühjahr 2009 starteten die Schweizerische Interessengemeinschaft Lawinenwarnsysteme (SILS) und das Bundesamt für Umwelt (BAFU) deshalb unter der Leitung des SLF das dreijährige Projekt „Lawinendetektion“. Ziel des Projektes ist es, verschiedene Systeme zur automatischen Detektion von Lawinen an mehreren Standorten in der Schweiz (Tab. 1) zu prüfen und damit nicht nur einen einzelnen Lawinenzug, sondern einen ganzen Geländeabschnitt zu überwachen (Distanz ≥ 2km, Winkel ≥ 40°). Da es sich bei den Lawinendetektionssystemen um Sicherheitssysteme handelt, sollten sie auch dem sogenannten „RAMS“-Standard genügen (Reliability, Availability, Maintainability, Safety = Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit, Sicherheitgemäss DIN Norm EN 50126).

In Kooperation mit lokalen Lawinenverantwortlichen testet das SLF die akustische Detektion (Mikrophone), die Detektion mittels Echo elektro-magnetischer Wellen (Radar) sowie die Detektion mittels elektro-mechanischer Wandler (seismische Sensoren oder Geophone). Anhand der Ergebnisse sollen Richtlinien und Kriterien für den Einsatz der verschiedenen Systeme erstellt werden.

Die folgende Karte (Abb. 1) zeigt eine Übersicht, wo, welche Systeme installiert sind und getestet werden.

Abb. 1: Karte der Standorte, wo Lawinendetektionssystem getestet werden.

Unterschiedliche Zuverlässigkeit der Systeme

Die Erfahrungen aus den letzten beiden Wintern zeigen, dass es mit allen drei Technologien (Akustik/Radar/Seismik) möglich ist, Lawinen automatisch zu erfassen.

Die Systeme unterscheiden sich jedoch in ihrer Zuverlässigkeit und Bereichsabdeckung.

Abb. 2: Schema Detektionssystem mit möglichen Störungen/Problemen/Gefährdungen.

Mit der akustischen Detektion ist es möglich, Lawinen in bis zu 6 km Entfernung zu erfassen. Die Zuverlässigkeit ist aufgrund der vielen Störsignale zum jetzigen Zeitpunkt allerdings nicht gewährleistet. Störsignale sind dabei insbesondere alle Infraschallquellen (Wind, Flugzeuge, Hubschrauber, Trafostationen, Bergbahnen…). Daraus resultierten viele Fehldetektionen, und einige Lawinen wurden gar nicht erfasst.

Die Radardetektion hingegen ist für einen einzelnen Lawinenzug sehr zuverlässig. Mit der für Lawinendetektion zur Verfügung stehenden Radartechnologie (Leistungsbereich, Verbrauch, Kostenpunkt) ist zum jetzigen Zeitpunkt ein Abdeckungsbereich etwa 200 m auf eine Distanz von 2km gegeben. Dies entspricht noch nicht den Vorgaben, welche im Rahmen des Projektes für ein Lawinendetektionssystem gesetzt wurden.

Auch mit Geophonen können Lawinen detektiert werden. Es ist dabei aber sehr entscheidend, wo diese installiert werden, da die Ausbreitung der seismischen Wellen von Dichte, Schermodul und Kompressionsmodul des Mediums abhängt. Am besten werden Geophone direkt im Lawinenhang installiert, was aber nicht immer realisierbar ist. Geophone eignen sich v.a. in Kombination mit anderen Detektionssystemen.

Keines der drei Systeme erlaubt bis jetzt einen operationellen Betrieb für die Überwachung grösserer Bereiche, da sie sich erst in einer Prototyp- oder Evaluationsphase befinden.

Ausblick

Auf den Winter 2011/2012 hin wurden die Technologien zum Teil weiterentwickelt und ausserdem miteinander kombiniert. Die Messungen im Winter 2011/2012 sollen zeigen, welche Technologie und welches System den Ansprüchen an ein operationelles, den ‚RAMS‘-Normen entsprechendes Lawinendetektionssystem genügen. Die Entwicklungs-Ressourcen sollen dann in Zukunft auf dieses System konzentriert werden.