Besserer Schutz vor Blitzen mit besseren Prognosen
Grossbaustellen, Flughäfen, sensible Infrastrukturen aber auch zum Beispiel Openairs sind Blitzen in vielen Fällen schutzlos ausgeliefert. Forscher der TU Graz arbeiten an einem Prognosesystem, mit dem sich einschlagende Blitze erfolgreich prognostizieren lassen.
Quelle: Felix Mittermeier, Unsplash
Gefährliche Naturgewalt: Wenn Blitze drohen, kann dies einen ganzen Flughafen oder aber auch eine Grossbaustelle lahm legen.
Gewitter und Arbeiten unter freiem Himmel vertragen sich schlecht: Weil sich nicht vorhersagen lässt, wann und wo der nächste Blitz einschlägt, müssen an besonders exponierten Orten Arbeiten eingestellt werden, bis sich sich die Gefahr verzogen hat. Dies gilt zum Beispiel für Grossbaustellen und ebenso für das Vorfeld eines Flughafens. Solche erzwungenen Betriebspausen können nicht nur je nach dem ungewollte Pausen von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden versachen, sondern auch hohe Folgekosten auslösen.
Geht es nach Fachleuten des Instituts für Hochspannungstechnik und Systemmanagement der TU Graz, könnten gute Prognosen solche erzwungenen Arbeitsstopps vermeiden helfen: Sie entwickeln im Rahmen des Projekts «RTLRA» (Real Time Lightning Risk Assessment) ein System, mit dem das lokale Risiko von Blitzen, die die Erdoberfläche erreichen, in Echtzeit ermittelt werden kann. Es soll nicht nur für einen besseren Schutz von Personen und Infrastrukturen vor Gewittern zu sorgen, sondern auch etwa den Flughafenbetrieb während solcher Unwetter zu optimieren sowie Meteologiefachleute bei der Einschätzung von Risiken unterstützen.
Elektrische Feldmühlen am Flughafen Graz
Das Herz des RTLRA-Projekts bildet gewissermassen die Installation eines Netzwerks von sechs elektrischen Feldmühlen (FM) im Umkreis von zehn Kilometern um den Flughafen Graz. Feldmühlen messen die elektrostatische Feldstärke in ihrem direkten Umkreis, die sich durch die Ansammlung von Ladungen in Gewitterwolken verändert. - Dass die Wahl auf diesen Ort gefallen ist, kommt nicht von ungefähr: Das Gebiet eignet sich wegen der hohen Gewitterfrequenz und wegen der Blitzdichte besonders gut für Messungen.
Für seine Arbeit kombinierte das Forschungsteam die mit den Feldmühlen erhobenen Daten mit Daten des österreichischen Blitzortungssystems ALDIS und den Wetterradardaten der Austro Control GmbH und analysierte diese. Damit konnten die Wissenschaftler wiederum Parameter zur Vorhersage von sich dem Flughafen nähernden Blitzen aus Gewitterzellen entwickeln. Sie hatten Erfolg: Ihr System konnte in über 75 Prozent der Fälle den Zeitpunkt der ersten Blitzentladung im Flughafenbereich erfolgreich prognostizieren. Erfolgreich bedeutet in diesem Fall, dass eine Vorhersage zwei bis 30 Minuten vor der ersten Blitzentladung, die den Boden erreicht, den Shutdown anordnet.
Wie die TU Graz weiter schreibt, werden die gewonnenen Erkenntnisse nun in einem automatisierten Auswertealgorithmus zusammengeführt, damit Kurzzeitprognosen für Gewitter und Blitze für den Flughafenbetrieb erstellt werden können - sodass sich präzisier warnen und auch entwarnen lässt
Blitzentladungen in Wetterradardaten ermitteln
Bei seiner Entwicklung setzte das Team der TU Graz übrigens auch auf Machine Learning: So wurde ein künstliches neuronales Netz mit Wetterradarbildern und Blitzortungsdaten trainiert, um eine Vorklassifizierung von Wetterradardaten bezüglich Blitzaktivität zu ermöglichen. Ob nun in einem spezifischen Zeitraum im Untersuchungsgebiet Blitzentladungen auftreten konnte dieses System mit einer über 85-prozentigen Trefferquote ermitteln.
Laut dem Fachleuten könnten die mit dem Projekt entwickelten Methoden und Technologien künftig auch in anderen Bereichen mit hoher Gewitterexposition eingesetzt werden, zum Beispiel bei Openairs, auf Grossbaustellen oder um kritische Infrastrukturen besser tzu schützen. (mgt/mai)
