Dauerüberwachung vor Erdrutschen

Mehrteiliges Überwachungssystem warnt vor bevorstehendem Abrutschen gefährdeter Hänge - Gefahr durch Klimawandel erhöht

Erdrutsch-Kontrollstation
Erdrutsch-Kontrollstation

München - Mehr Erdrutsche und verschüttete Dörfer drohen, weil der Klimawandel künftig stärkere Regenfälle und Schneeschmelzen verursacht. Doch eine Technik aus München macht jetzt die Rund-um-die-Uhr-Bewachung gefährlicher Hänge möglich. Das preisgünstige System bemerkt auch kleinste Bewegungen der Erdmassen und meldet eine drohende Gefahr, so dass gefährdete Orte rechtzeitig evakuiert und Straßen gesperrt werden können. Bislang war eine Überwachung nur punktuell und zeitweise möglich. Das neue, flexibel einsetzbare System kombiniert mehrere Technologien, teilt die Technische Universität München (TUM) mit. Neben dem praktischen Nutzen für betroffene Kommunen versprechen sich die Forscher auch ein besseres Verständnis davon, was beim Abrutschen eines Hanges im Detail vor sich geht. Nach einer jahrelangen Testphase entwickeln sie das System nun mit Industriepartnern zur Marktreife.

"Wir verstehen jetzt viel mehr von dieser Bewegung. Die Datenreihen zeigen uns eindrucksvoll, was der Hang durchlebt, wie sich Niederschlag und Frost bemerkbar machen, was mechanisch vor sich geht", erklärt Kurosch Thuro, Professor für Ingenieurgeologie an der Technischen Universität München. Gemeinsam mit Geodäten um Thomas A. Wunderlich und Kollegen der Bundeswehruniversität München hatte sein Team das System aus drei Komponenten kombiniert: Erstens bohrten sie, wie bisher üblich, Löcher in den Boden, um sie mit Sensoren zu bestücken. Statt komplizierter Geräte wählte Thuros Team jedoch einfache lange Koaxialkabel, wie sie auch für Antennenkabel im Einsatz sind. Gerät die obere Erdschicht ins Rutschen, so wird das Kabel am Übergang zur darunterliegenden unbewegten Erdschicht gequetscht. Das registriert ein kleines Übertragungsgerät an der Oberfläche und sendet die Information drahtlos weiter.

Zweitens verteilte das Team Sensoren über den Hang, deren Position sich via GPS bestimmen lässt. Sie griffen auf preiswerte handelsübliche Bauteile zurück, veränderten sie aber so, dass mit einer Messgenauigkeit im Millimeterbereich auch kleinste Erdbewegungen auffallen. Als dritten Bestandteil nutzen die Forscher die neueste Generation so genannter Videotachymeter, Messgeräte, die Laserscanner und Kamera kombinieren. Mussten dabei bislang am Messziel künstliche Reflektoren aufgestellt werden, um Entfernung, Richtung und Höhe zu messen, verzichten die Geräte heute auf die Reflektoren und erkennen auch natürliche Ziele wie Baumstümpfe oder Steine. Einen Prototyp programmierten die Forscher so um, dass er gleichzeitig die Bewegungen beliebig vieler Ziele erkennt. "Wenn wir keine Reflektoren aufstellen müssen, sparen wir erneut Geld", so Wunderlich, "und wir müssen nicht fürchten, dass sie von weidenden Kühen umgerannt werden."

Kombiniert liefert ein dichtes Netz dieser drei Gerätetypen flächendeckend und dauerhaft Daten über den Zustand des Hanges. Sie werden in einer zentralen Datenbank zusammengeführt und per Computer zusammen mit Wetterdaten und anderen Faktoren ausgewertet. Übersetzt in verständliche Schaubilder und Erklärungen, können betroffene Kommunen die Information direkt und ohne Umwege nutzen und bei Gefahr im Verzug Hänge sperren, Orte evakuieren oder den Verkehr umleiten. Ihr neues System testeten die Forscher bereits dreieinhalb Jahre lang auf dem Sudelfeld im oberbayerischen Oberaudorf. Eine Bergflanke dort ist in Bewegung und bedroht mehrere Almen und eine Bundesstraße. Als der Hang im Mai 2010 innerhalb kurzer Zeit um vier Millimeter abrutschte, war sofort klar, dass diese Minimalbewegung für den Bereich außergewöhnlich und deshalb besorgniserregend war. Außerdem zeigte sich bei der Datenanalyse, wie sich Regenfälle auswirken, bevor die Erdmassen in Bewegung kommen. Für den Grundwasserdruck konnten die Forscher so einen Grenzwert festlegen, ab dem das System Alarm schlägt, erklärt Thuro: "Dann gibt es noch circa zweieinhalb Tage Zeit zwischen dem Anstieg des Pegels und einer Hangbewegung."

Gerade in dicht besiedelten Berglagen wie in den Alpen ist eine Dauerüberwachung von hohem Interesse. Dabei sind potenziell gefährliche Bergflanken vielerorts bekannt, teils sind sie schon seit Jahrhunderten instabil. Bislang aber war eine Dauerüberwachung aller unruhigen Massen unmöglich, weil schlicht zu aufwändig. Sonden in Bohrlöchern und Markierungspunkte an der Oberfläche permanent zu überwachen, war mit herkömmlicher Technik nicht zu schaffen. So prüften Kontrolleure die Hänge nur punktuell und in Abständen. Das neue System soll den Forschern auch grundlegende Erkenntnisse über das Innenleben betroffener Bergflanken liefern. "Je mehr Hänge wir dauerhaft untersuchen", so Thuro, "desto mehr verstehen wir größere Zusammenhänge zwischen einzelnen Ereignissen und dem Makroklima in den Gebirgen."