Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was den Hang zum Abrutsch bringt

07.11.2002


Der Mensch muss lernen, Siedlungen so anzulegen, dass sie von Naturkatastrophen weitestgehend verschont bleiben. Im Bergland bedeutet das, Bedrohungen durch Lawinen, Überflutung der Täler oder Hangrutsch realistisch einzuschätzen. Um derartige Risiken kalkulierbar zu machen, arbeiten Geologen und Informatiker der Universität Erlangen-Nürnberg an Verfahren, die für einzelne Hangabschnitte die Abrutschgefahr ermitteln. Daten werden in einer stark gefährdeten Schweizer Gebirgsregion gesammelt; bei der Beurteilung helfen künstliche neuronale Netze.


August 1997: Von Hanganbrüchen und Hangmuren bedrohter Hof in den Sachsler Bergen



Am 15. August 1997 wurden Berghänge in der Schweiz durch extreme Niederschläge in Bewegung gesetzt. Erd- und Gesteinsmassen ergossen sich über die Ortschaften Sachseln und Melchtal und richteten an Gütern und Kulturlandschaften Schäden an, die sich auf mehr als 100 Millionen Schweizer Franken summierten.

... mehr zu:
»Abrutsch »Hang »Hangrutsch »Rutschung


Im Raum Sachseln fielen in zwei Stunden pro Quadratmeter bis zu 150 Liter Regen. Die Wassermengen rissen Erdreich und lockeres Geröll aus den Hangoberflächen. 700 solcher Anbruchstellen entstanden innerhalb kürzester Zeit. Aus dem Abrutschen wurde schnelles Fließen, so genannte Hangmuren: das losgelöste Material bewegte sich wie in gewaltigen Sturzbächen. Insgesamt 60.000 m³ Geschiebe und 5.000 m³ Schwemmholz erodierten die Wasserläufe, überhäuften die Täler mit Schlamm und Schutt und ließen die Hänge voll Narben zurück.

Nach der Katastrophe setzten umfangreiche Untersuchungen ein. Die Eidgenössische Forschungsanstalt startete ein groß angelegtes, multidisziplinäres Projekt zum Einfluss der Vegetation auf oberflächennahe Rutschungen. Zu den wichtigsten Partnern zählten das schweizerische Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft und das Oberforstamt des Kantons Obwalden. Forschungen am Erlanger Lehrstuhl für Angewandte Geologie waren darauf konzentriert, im betroffenen Gebiet geologische Daten zu erheben.

Zwei Diplomanden des Lehrstuhls nahmen unter der Leitung von Prof. Dr. Michael Moser alle Rutschungen im Melchtal anhand von dafür konzipierten Erhebungsbögen auf und fertigten Geländeaufnahmen an. Außer geometrischen Daten wurden mittelbare Faktoren erfasst, die das Anbruchsumfeld charakterisieren. Dazu zählen Neigung, Form und Vegetation eines Hangs, dessen Höhenlage und Ausrichtung, die Mächtigkeit und Art der Lockergesteinsschicht sowie Faktoren, welche die Aufnahmefähigkeit für Wasser bestimmen.

Die äußerst komplexen Zusammenhänge, die dem Abgleiten von Hangpartien zugrundeliegen, sind nach der Auswertung der von allen Beteiligten erhobenen Daten etwas besser zu durchschauen. Damit Hangmuren entstehen, brauchen keine allzu großen Flächen ins Rutschen zu geraten. In über 80% der Fälle betrugen die Anbruchsvolumina weniger als 200 m³. Hänge mit Neigungen zwischen 30° und 40° waren am stärksten betroffen.

Soweit bewaldete Flächen abrutschten, lagen sie vergleichsweise an steileren Böschungen. Die Wurzeln stabilisierten den Boden an flacheren Hängen. Hatten Windwurf oder Borkenkäfer den Wald geschädigt, konnte er diese Schutzfunktion jedoch sehr viel schlechter erfüllen. Wenn es in Waldarealen zu Anbrüchen kam, waren sie generell größer als auf Flächen ohne Baumbestand. Dass Abfolge und Lage der Gesteinsschichten die Anfälligkeit für Rutschungen erhöhten, war nur dann festzustellen, wenn die Grenze zwischen Locker- und Festgestein die Gleitfläche der Hangbewegung darstellte. Wenn der feste Fels nicht zum Vorschein kam, wirkte sich die geotechnische Ausbildung der Lockergesteine auf deren Aktivität aus.


Künstliche Neuronale Netze als Frühwarnsysteme
Wie diese Fakten und weitere Erkenntnisse zeigen, wird Hangrutsch durch ein Zusammenspiel vieler Parameter verursacht. Um den verschiedenen Faktoren ihr Gewicht zuzumessen und die Gefahr für jeden Hangabschnitt beurteilen zu können, arbeiten die Erlanger Geologen mit dem Institut für Informatik der Universität Erlangen-Nürnberg zusammen. Unter Leitung von Dr. Elmar Nöth wird am Lehrstuhl für Mustererkennung ein Künstliches Neuronales Netz (KNN) erzeugt, das flachgründige Hangbewegungen erkennt. Es basiert auf den bisher erhobenen Daten und gibt die Ergebnisse zur Darstellung an ein geographisches Informationssystem weiter. Die DFG fördert dieses Projekt im Rahmen des interdisziplinären Programms "Hangbewegungsanalyse" seit Mai 2002.

Neuronale Netze sind lernfähig. Mit den Parameterkonstellationen aus dokumentierten Fällen lernen sie, auf ähnliche Sachlagen zu schließen. Dieses KNN wird mit Daten aus einem Teil des Arbeitsgebietes trainiert und mit Daten aus einem anderen getestet. Spezielle Lernalgorithmen steuern das Training, wobei es mehrere Lernparameter gibt, die empirisch optimiert werden müssen. So soll ein Frühwarnsystem entstehen, das von Hangrutsch bedrohte Flächen ausmacht und ihre Gefährdung einstuft.

Zum Vergleich sollen andere Klassifikationsverfahren wie Klassifikationsbäume und Lineare Diskriminanzanalyse angewendet werden. Später soll das erzeugte Neuronale Netz auch in anderen Gebieten mit ähnlichen Ausgangssituationen getestet werden.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Michael Moser
Dipl.-Geol. Maik Hamberger
Lehrstuhl für Angewandte Geologie
Tel.: 09131/85-29241
mhamberg@geol.uni-erlangen.de

Dr.-Ing. Elmar Nöth
Lehrstuhl für Mustererkennung
Tel.: 09131/85-27888
noeth@informatik.uni-erlangen.de

Gertraud Pickel | idw

Weitere Berichte zu: Abrutsch Hang Hangrutsch Rutschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen
26.04.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie