Südostasien, geprägt durch tropisches Regenwaldklima, häufige Monsunregen und gebirgiges Gelände, zählt weltweit zu den Regionen mit der höchsten Gebirgshochwassergefahr. Die herkömmliche punktuelle Niederschlagsüberwachung reicht für moderne Frühwarnsysteme nicht mehr aus. Daher ist die Entwicklung eines integrierten Überwachungs- und Warnsystems, das weltraum-, himmels- und bodengestützte Technologien kombiniert, unerlässlich. Kernstück eines solchen Systems sind hydrologische Radarsensoren (zur makroskopischen Niederschlagsüberwachung), Regenmesser (zur präzisen Kalibrierung am Boden) und Wegsensoren (zur Überwachung der geologischen Bedingungen vor Ort).
Der folgende umfassende Anwendungsfall veranschaulicht, wie diese drei Sensortypen zusammenarbeiten.
I. Anwendungsfall: Frühwarnprojekt für Bergüberschwemmungen und Erdrutsche in einem Wassereinzugsgebiet der Insel Java, Indonesien
1. Projekthintergrund:
Bergdörfer im Zentrum Javas sind ständig von starken Monsunregenfällen betroffen. Dies führt häufig zu Überschwemmungen und damit einhergehenden Erdrutschen, die Leben, Eigentum und Infrastruktur der Bewohner ernsthaft gefährden. Die lokale Regierung hat in Zusammenarbeit mit internationalen Organisationen ein umfassendes Überwachungs- und Warnprojekt in einem typischen kleinen Wassereinzugsgebiet der Region umgesetzt.
2. Sensorkonfiguration und Rollen:
- „Sky Eye“ – Hydrologische Radarsensoren (räumliche Überwachung)
- Rolle: Makroskopische Trendprognose und Schätzung des flächenbezogenen Niederschlags in Wassereinzugsgebieten.
- Einsatz: Ein Netzwerk kleiner hydrologischer Radargeräte im X-Band- oder C-Band-Bereich wurde an hochgelegenen Punkten im Einzugsgebiet eingesetzt. Diese Radargeräte scannen die Atmosphäre im gesamten Einzugsgebiet mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung (z. B. alle 5 Minuten, Raster 500 m × 500 m) und schätzen Niederschlagsintensität, Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit.
- Anwendung:
- Das Radar erkennt eine starke Regenwolke, die sich auf das Einzugsgebiet flussaufwärts zubewegt, und berechnet, dass sie das gesamte Einzugsgebiet innerhalb von 60 Minuten bedecken wird. Die geschätzte durchschnittliche Niederschlagsintensität wird flächenmäßig 40 mm/h übersteigen. Das System gibt automatisch eine Warnung der Stufe 1 (Hinweis) aus und benachrichtigt Bodenüberwachungsstationen und das Managementpersonal, um die Datenüberprüfung und Notfallmaßnahmen vorzubereiten.
- Die Radardaten liefern eine Karte der Niederschlagsverteilung im gesamten Einzugsgebiet und identifizieren präzise die „Hotspots“ mit den stärksten Niederschlägen. Diese Daten dienen als wichtige Grundlage für spätere präzise Warnungen.
- „Bodenreferenz“ – Regenmesser (punktgenaue Überwachung)
- Rolle: Ground-Truth-Datenerfassung und Radardatenkalibrierung.
- Einsatz: Dutzende Kippwaagen wurden über das gesamte Einzugsgebiet verteilt, insbesondere oberhalb von Dörfern, in unterschiedlichen Höhenlagen und in per Radar identifizierten Hotspots. Diese Sensoren erfassen den tatsächlichen Niederschlag in Bodennähe mit hoher Präzision (z. B. 0,2 mm pro Kippwaage).
- Anwendung:
- Wenn das hydrologische Radar eine Warnung ausgibt, ruft das System sofort Echtzeitdaten von den Regenmessern ab. Bestätigen mehrere Regenmesser, dass die kumulierte Niederschlagsmenge der letzten Stunde 50 mm (einen voreingestellten Schwellenwert) überschritten hat, eskaliert das System die Alarmstufe 2 (Warnung).
- Die Daten des Regenmessers werden kontinuierlich an das zentrale System übermittelt, um sie mit Radarschätzungen zu vergleichen und zu kalibrieren. Dadurch wird die Genauigkeit der Radar-Regeninversion kontinuierlich verbessert und Fehlalarme sowie verpasste Erkennungen reduziert. Sie dienen als Grundlage für die Validierung von Radarwarnungen.
- „Puls der Erde“ – Verschiebungssensoren (Geological Response Monitoring)
- Rolle: Überwachung der tatsächlichen Reaktion des Hangs auf Regenfälle und direkte Warnung vor Erdrutschen.
- Einsatz: Eine Reihe von Wegsensoren wurde an hochgradig rutschgefährdeten Stellen im Einzugsgebiet installiert, die durch geologische Untersuchungen identifiziert wurden. Dazu gehören:
- Bohrloch-Neigungsmesser: Werden in Bohrlöchern installiert, um winzige Verschiebungen von Gestein und Erde im tiefen Untergrund zu überwachen.
- Rissmessgeräte/Draht-Extensometer: Werden über Oberflächenrissen installiert, um Änderungen der Rissbreite zu überwachen.
- GNSS-Überwachungsstationen (Global Navigation Satellite System): Überwachen Sie Oberflächenverschiebungen im Millimeterbereich.
- Anwendung:
- Bei starkem Regen bestätigen Regenmesser eine hohe Niederschlagsintensität. In dieser Phase liefern Wegsensoren die wichtigste Information – die Hangstabilität.
- Das System erkennt eine plötzliche Beschleunigung der Verschiebungsraten an einem tiefen Neigungsmesser an einem risikoreichen Hang, begleitet von kontinuierlich zunehmenden Messwerten von Oberflächenrissmessgeräten. Dies deutet darauf hin, dass Regenwasser in den Hang eingedrungen ist, sich eine Rutschfläche bildet und ein Erdrutsch unmittelbar bevorsteht.
- Auf Grundlage dieser Echtzeit-Verschiebungsdaten umgeht das System regenbasierte Warnungen und gibt direkt eine Alarmstufe 3 (Notfallalarm) der höchsten Stufe aus. Die Bewohner der Gefahrenzone werden per Rundfunk, SMS und Sirene aufgefordert, sofort zu evakuieren.
II. Kollaborativer Workflow der Sensoren
- Frühwarnphase (Vorregen bis zum ersten Regen): Hydrologische Radargeräte erkennen zuerst flussaufwärts starke Regenwolken und ermöglichen so eine Frühwarnung.
- Bestätigungs- und Eskalationsphase (bei Regen): Regenmesser bestätigen, dass der Niederschlag in Bodennähe die Schwellenwerte überschreitet, und legen die Warnstufe fest und lokalisieren sie.
- Kritische Aktionsphase (vor der Katastrophe): Verschiebungssensoren erkennen direkte Signale einer Hanginstabilität und lösen die höchste Katastrophenwarnung aus, wodurch die entscheidenden „letzten Minuten“ für die Evakuierung gewonnen werden.
- Kalibrierung und Lernen (während des gesamten Prozesses): Regenmesserdaten kalibrieren das Radar kontinuierlich, während alle Sensordaten aufgezeichnet werden, um zukünftige Warnmodelle und Schwellenwerte zu optimieren.
III. Zusammenfassung und Herausforderungen
Dieser integrierte Ansatz mit mehreren Sensoren bietet robuste technische Unterstützung bei der Bewältigung von Bergüberschwemmungen und Erdrutschen in Südostasien.
- Hydrologisches Radar beantwortet die Frage „Wo wird es zu starkem Regen kommen?“ und liefert Vorlaufzeiten.
- Regenmesser beantworten die Frage „Wie viel Regen ist tatsächlich gefallen?“ und liefern präzise quantitative Daten.
- Verschiebungssensoren beantworten die Frage „Droht ein Erdrutsch?“ und liefern direkte Hinweise auf eine drohende Katastrophe.
Zu den Herausforderungen gehören:
- Hohe Kosten: Die Bereitstellung und Wartung von Radar- und dichten Sensornetzwerken sind teuer.
- Wartungsschwierigkeiten: In abgelegenen, feuchten und bergigen Gebieten ist die Sicherstellung der Stromversorgung (oft auf Basis von Solarenergie), der Datenübertragung (oft per Funk oder Satellit) und der physischen Wartung der Geräte eine erhebliche Herausforderung.
- Technische Integration: Leistungsstarke Datenplattformen und Algorithmen sind erforderlich, um Daten aus mehreren Quellen zu integrieren und automatisierte, schnelle Entscheidungen zu ermöglichen.
- Kompletter Satz von Servern und Software-Funkmodul, unterstützt RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWANwenden Sie sich bitte an Honde Technology Co., LTD.
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Webseite des Unternehmens:www.hondetechco.com
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Veröffentlichungszeit: 19. September 2025