Südostasien, geprägt durch sein tropisches Regenwaldklima, häufige Monsunereignisse und gebirgiges Terrain, zählt weltweit zu den Regionen, die am stärksten von Bergflutkatastrophen bedroht sind. Die traditionelle, punktuelle Niederschlagsmessung genügt den modernen Anforderungen an Frühwarnungen nicht mehr. Daher ist es unerlässlich, ein integriertes Überwachungs- und Warnsystem zu etablieren, das weltraum-, luft- und bodengestützte Technologien kombiniert. Kern eines solchen Systems sind hydrologische Radarsensoren (zur makroskopischen Niederschlagsmessung), Regenmesser (zur präzisen Kalibrierung am Boden) und Verschiebungssensoren (zur Überwachung der geologischen Gegebenheiten vor Ort).
Das folgende ausführliche Anwendungsbeispiel veranschaulicht, wie diese drei Sensortypen zusammenarbeiten.
I. Anwendungsbeispiel: Frühwarnprojekt für Gebirgsüberschwemmungen und Erdrutsche in einem Wassereinzugsgebiet der Insel Java, Indonesien
1. Projekthintergrund:
Bergdörfer im Zentrum Javas sind regelmäßig von heftigen Monsunregen betroffen, die häufig zu Überschwemmungen und damit einhergehenden Erdrutschen führen und das Leben, das Eigentum und die Infrastruktur der Bewohner massiv gefährden. Die lokale Regierung hat in Zusammenarbeit mit internationalen Organisationen ein umfassendes Überwachungs- und Warnprojekt in einem typischen kleinen Einzugsgebiet der Region umgesetzt.
2. Sensorkonfiguration und -rollen:
- „Sky Eye“ – Hydrologische Radarsensoren (räumliche Überwachung)
- Rolle: Prognose makroskopischer Trends und Schätzung der Niederschlagsmenge im Einzugsgebiet.
- Einsatz: Ein Netzwerk kleiner hydrologischer Radargeräte im X- oder C-Band wurde an Hochpunkten rund um das Einzugsgebiet installiert. Diese Radargeräte scannen die Atmosphäre über dem gesamten Einzugsgebiet mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung (z. B. alle 5 Minuten, 500 m × 500 m Raster) und schätzen Niederschlagsintensität, Zugrichtung und -geschwindigkeit.
- Anwendung:
- Das Radar erfasst eine intensive Regenwolke, die sich dem Oberlauf des Einzugsgebiets nähert, und berechnet, dass diese das gesamte Einzugsgebiet innerhalb von 60 Minuten erfassen wird. Die geschätzte durchschnittliche Niederschlagsintensität wird 40 mm/h übersteigen. Das System gibt automatisch eine Warnung der Stufe 1 (Hinweis) aus und benachrichtigt Bodenmessstationen und Einsatzkräfte, damit diese die Daten überprüfen und Notfallmaßnahmen vorbereiten können.
- Die Radardaten liefern eine Niederschlagsverteilungskarte des gesamten Einzugsgebiets und identifizieren präzise die „Hotspots“ mit den stärksten Niederschlägen. Diese Daten dienen als wichtige Grundlage für nachfolgende präzise Warnungen.
- „Bodenreferenz“ – Regenmesser (Punktgenaue Überwachung)
- Aufgabe: Erfassung von Referenzdaten und Kalibrierung von Radardaten.
- Einsatz: Dutzende Kippwaagen-Regenmesser wurden im gesamten Einzugsgebiet verteilt, insbesondere oberhalb von Dörfern, in verschiedenen Höhenlagen und in radargestützten „Hotspots“. Diese Sensoren erfassen den tatsächlichen Niederschlag am Boden mit hoher Präzision (z. B. 0,2 mm/Kippe).
- Anwendung:
- Wenn das hydrologische Radar eine Warnung ausgibt, ruft das System umgehend Echtzeitdaten von den Regenmessern ab. Bestätigen mehrere Regenmesser, dass die Niederschlagsmenge der letzten Stunde 50 mm (ein voreingestellter Schwellenwert) überschritten hat, erhöht das System die Warnstufe auf Stufe 2.
- Die Daten der Regenmesser werden kontinuierlich an das zentrale System übertragen, um sie mit den Radardaten zu vergleichen und zu kalibrieren. Dadurch wird die Genauigkeit der Radar-Niederschlagsinversionserkennung stetig verbessert und Fehlalarme sowie nicht erkannte Niederschlagsmengen reduziert. Die Daten dienen als Referenzdaten zur Validierung von Radarwarnungen.
- „Puls der Erde“ – Verschiebungssensoren (Überwachung geologischer Reaktionen)
- Aufgabe: Überwachung der tatsächlichen Reaktion des Hangs auf Niederschläge und direkte Warnung vor Erdrutschen.
- Einsatz: Auf den durch geologische Untersuchungen innerhalb des Einzugsgebiets identifizierten, hochriskanten Erdrutschkörpern wurde eine Reihe von Verschiebungssensoren installiert, darunter:
- Bohrloch-Neigungsmesser: Sie werden in Bohrlöchern installiert, um kleinste Verschiebungen von Gestein und Boden in tieferen Schichten zu überwachen.
- Rissmessgeräte/Drahtextensometer: Werden quer über Oberflächenrisse installiert, um Änderungen der Rissbreite zu überwachen.
- GNSS-Überwachungsstationen (Globales Navigationssatellitensystem): Überwachen Oberflächenverschiebungen im Millimeterbereich.
- Anwendung:
- Bei Starkregen bestätigen Regenmesser die hohe Niederschlagsintensität. In dieser Phase liefern Wegsensoren die wichtigsten Informationen – die Hangstabilität.
- Das System erfasst eine plötzliche Beschleunigung der Verschiebungsraten an einem Hang mit hohem Hangneigungsrisiko mithilfe eines Tiefeninklinometers, begleitet von einer kontinuierlichen Zunahme der Rissbreite an der Oberfläche, gemessen durch Oberflächenrissmessgeräte. Dies deutet darauf hin, dass Regenwasser in den Hang eingedrungen ist, sich eine Gleitfläche bildet und ein Erdrutsch unmittelbar bevorsteht.
- Auf Grundlage dieser Echtzeit-Verschiebungsdaten umgeht das System regenabhängige Warnungen und gibt direkt eine Warnung der höchsten Stufe 3 (Notfallalarm) aus, wodurch die Bewohner der Gefahrenzone per Rundfunk, SMS und Sirenen aufgefordert werden, sich sofort zu evakuieren.
II. Kollaborativer Arbeitsablauf der Sensoren
- Frühwarnphase (Vor dem Regen bis zum ersten Regenfall): Das hydrologische Radar erkennt intensive Regenwolken zuerst flussaufwärts und ermöglicht so eine frühzeitige Warnung.
- Bestätigungs- und Eskalationsphase (während des Regens): Regenmesser bestätigen, dass der Niederschlag am Boden die Schwellenwerte überschreitet, und legen die Warnstufe fest und lokalisieren sie.
- Kritische Handlungsphase (Vor dem Katastrophenfall): Verschiebungssensoren erkennen direkte Signale der Hanginstabilität und lösen die höchste Warnstufe für eine unmittelbar bevorstehende Katastrophe aus, wodurch entscheidende „letzte Minuten“ für die Evakuierung gewonnen werden.
- Kalibrierung und Lernen (während des gesamten Prozesses): Die Daten des Regenmessers dienen kontinuierlich der Kalibrierung des Radars, während alle Sensordaten aufgezeichnet werden, um zukünftige Warnmodelle und Schwellenwerte zu optimieren.
III. Zusammenfassung und Herausforderungen
Dieser integrierte Multisensoransatz bietet eine robuste technische Unterstützung für die Bekämpfung von Gebirgsüberschwemmungen und Erdrutschen in Südostasien.
- Hydrologisches Radar beantwortet die Frage „Wo wird es zu Starkregen kommen?“ und liefert so eine Vorwarnzeit.
- Regenmesser beantworten die Frage „Wie viel Regen ist tatsächlich gefallen?“ und liefern präzise quantitative Daten.
- Wegsensoren beantworten die Frage: „Wird der Boden abrutschen?“ und liefern so direkte Hinweise auf drohende Katastrophen.
Zu den Herausforderungen gehören:
- Hohe Kosten: Die Bereitstellung und Wartung von Radar- und dichten Sensornetzwerken ist teuer.
- Wartungsschwierigkeiten: In abgelegenen, feuchten und gebirgigen Gebieten stellt die Sicherstellung der Stromversorgung (oftmals basierend auf Solarenergie), der Datenübertragung (oftmals mittels Funkfrequenzen oder Satelliten) und der physischen Wartung der Geräte eine erhebliche Herausforderung dar.
- Technische Integration: Leistungsstarke Datenplattformen und Algorithmen sind erforderlich, um Daten aus verschiedenen Quellen zu integrieren und eine automatisierte, schnelle Entscheidungsfindung zu ermöglichen.
- Komplettes Server- und Software-Funkmodul, unterstützt RS485, GPRS, 4G, WLAN, LoRa und LoRaWANBitte wenden Sie sich an Honde Technology Co., LTD.
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Veröffentlichungsdatum: 19. September 2025