Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneeforschung - Lawinenwarnung mit GPS und Radar

04.05.2015

LMU-Geographen entwickeln mit Schweizer Forschern ein neues System zur Verbesserung der Lawinen- und Hochwasservorhersage, das zwei physikalische Methoden kombiniert und direkt in Hanglagen eingesetzt werden kann.

Für die Vorhersage der Lawinengefahr sowie für Abflussprognosen in alpinen Einzugsgebieten sind vor allem zeitlich hochaufgelöste Daten über den Feuchtgehalt der Schneedecke und die Schneemenge relevant.

Ein Team um Professor Wolfram Mauser und Franziska Koch vom Department für Geographie der LMU sowie Dr. Jürg Schweizer und Lino Schmid vom WSL Institut für Schnee und Lawinenforschung SLF in Davos kombinieren zwei unterschiedliche Messmethoden, wodurch erstmals kontinuierlich und nicht destruktiv wichtige Schneedaten, potentiell auch in Hanglagen, erhoben werden können. Darüber berichten die Forscher aktuell in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters.

Die LMU-Forscher haben eine neue Methode entwickelt und vor wenigen Monaten im Journal Sensors veröffentlicht, mit der mithilfe von kostengünstigen GPS-Empfängern der Schmelzbeginn im Frühjahr und der volumetrische Feuchtgehalt der Schneedecke kontinuierlich bestimmt werden können: Sie analysieren die Stärke der GPS-Signale und ziehen daraus Rückschlüsse auf die Feuchtigkeit des Schnees.

„Je schwächer das empfangene Signal unter der Schneedecke ist, desto feuchter ist der Schnee. Mithilfe dieser Daten lassen sich Nassschneelawinen und mögliche Hochwässer, die durch die Schneeschmelze verursacht werden können, besser vorhersagen. Da die GPS-Daten frei verfügbar sind und die Geräte sehr kostengünstig und leicht zu installieren sind, ist eine Ausbringung mehrerer Sensoren als Netzwerk, zum Beispiel zur Unterstützung der Hochwasservorhersage, gut denkbar“, sagt Wolfram Mauser.

Neuer Ansatz zur nicht destruktiven Messung unterhalb der Schneedecke

Nun haben die LMU-Geographen ihre Methode erstmals mit Messungen eines vom SLF betriebenen Bodenradars verglichen und kombiniert. Das Forscherteam hat beide Systeme über zwei Winterperioden auf einem Testfeld am Weissflujoch bei Davos auf 2540 Metern Höhe parallel laufen lassen. Noch vor dem ersten Schneefall vergruben sie ein Radargerät in einer Kiste im Boden und legten die kleinen, nur vier mal vier Zentimeter großen GPS-Antennen am Boden aus.

Während mehrerer Monate mit kontinuierlicher Schneebedeckung verglichen sie die Daten, die die Geräte empfingen. „Generell sind sowohl das GPS als auch das Radar eines der ersten Systeme, die nur unter Zuhilfenahme von extern gemessener Schneehöhe den Feuchtegehalt kontinuierlich und ohne Zerstörung der Schneedecke messen können. Beide Systeme lieferten in sehr guter Übereinstimmung zeitlich hochaufgelöste Daten über den Feuchtgehalt des Schnees sowie darüber, wann der Schnee im Frühjahr tagsüber schmilzt und in der Nacht wieder gefriert“, sagt Franziska Koch.

Die Messungen des Bodenradars und der GPS-Empfänger wurden zudem miteinander kombiniert, wodurch die drei essenziellen Schneeparameter Schneewasseräquivalent, das angibt, welche Wassermenge entsteht, wenn man ein Schneepaket schmilzt, Schneehöhe und der Feuchtegehalt völlig ohne externe Informationen kontinuierlich ermittelt werden konnten.

„Der große Vorteil ist, dass beide Geräte von unterhalb der Schneedecke messen. Daher können sie auch in möglichen Lawinenhängen installiert werden und dort direkt die Schneeparameter bestimmen. Dies ist bislang mit keiner konventionellen Schneemessung möglich“, sagt Franziska Koch.

Bislang werden für die Lawinenvorhersage beispielsweise Schneehöhensensoren eingesetzt, die an Stangen installiert sind und bei einem Lawinenabgang möglicherweise zerstört werden könnten. Andere Schneemessgeräte eignen sich nur für flache Gebiete und manuelle Messungen können in Lawinenrisikogebieten aus Sicherheitsgründen nicht durchgeführt werden. In einem nächsten Schritt wollen die Forscher nun auch die Schneemenge allein mithilfe der mit den GPS-Empfängern gewonnenen Daten berechnen.

(Geophysical Research Letters, doi: 10.1002/2015GL063732)

(Sensors, doi:10.3390/s141120975)

Kontakt:
Franziska Koch
Lehrstuhl für Geographie und geographische Fernerkundung der LMU
Tel.: 089 / 2180 - 6687
E-Mail: f.koch@iggf.geo.uni-muenchen.de

Publikation:
Lino Schmid und Franziska Koch:
A novel sensor combination (upGPR – GPS) to continuously and non-destructively derive snow cover properties
In: Geophysical Research Letters, doi: 10.1002/2015GL063732

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Heidelberger Forscher untersuchen einzigartige Unterwasser-Tropfsteine
24.11.2017 | Universität Heidelberg

nachricht Umrüstung auf LED-Beleuchtung spart Energie und Geld, führt aber zu steigender Lichtverschmutzung
23.11.2017 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie