Das Mobilfunknetz als Niederschlagsbestimmungsinstrument

Die Regenmesser

d'Lëtzebuerger Land vom 21.10.2010

Mit First flush bezeichnen Experten den ersten Teil eines Regenschauers, der in urbanen Gebieten Dreck und Rückstände von den Straßen in die Kanalisation schwemmt. „Der First flush ist stark kontaminiert“, erklärt Laurent Pfister, Experte für Hydro- und Klimatologie am Centre de Recherche public Gabriel Lippmann. Gummiteile von Autoreifen, Feinstaubpartikel, Öl, Schwermetalle und ganz normaler Dreck werden innerhalb kurzer Zeit von der Straße gewaschen. Die unappetitliche Brühe fließt meist ungeklärt in Bäche und Flüsse – in Luxemburg-Stadt beispielsweise in die Petruss und die Alzette. Nur nach wenigen Minuten ist das nachfließende Wasser wieder verhältnismäßig sauber.

Weil im Stadtgebiet das Wasser nicht in den versiegelten Boden versickern kann, erzeugt auch ein leichter Regen große Abwassermengen. Wollte man die alle klären, damit der Straßendreck nicht in die natürlichen Wasserläufe gelangt, brauchte man enorme Auffangbecken, um das Wasser bis zur Klärung zurückzuhalten. Deshalb ist das Interesse an Regenmessdaten groß. Wüsste man genau, wo gerade welche Art von Niederschlag fällt und wie stark er ist, könnte man das Kanalisationssystem irgendwann so steuern, dass nur der erste Teil des Schauers, der First flush, abgezweigt und zur späteren Klärung aufgefangen wird. Das nachfolgende saubere Regenwasser könnte man sofort in Bäche und Flüsse ablaufen lassen.

So zuverlässige Daten sind mit klassischen Instrumenten aber nicht zu ermitteln. Das Signal von Wetterradaren, wie von dem jenseits der Grenze in Belgien, zeigt nach oben, gen Himmel, erkennt damit tiefhängende Wolken nur bedingt. Pluviografen messen die Niederschlagsmenge zwar präzise, Sie können das allerdings nur, wenn sie zufällig dort stehen, wo der Schauer fällt.

Aus diesen Gründen erkundet das Forscherteam um Pfister neue Methoden zur Niederschlagslokalisierung und -messung. Zwei Jahre lang untersuchten sie im Rahmen des Projekts Raincell, ob man das Mobilfunknetz einsetzen kann: Auf einer Richtfunkstrecke kommunizieren zwei aufeinander ausgerichtete Antennen ununterbrochen miteinander, erklärt Pfister. Permanent überprüfen dadurch die Anbieter, ob das Signal stark genug ist, damit die Handykunden den Empfang nicht verlieren. „Fällt Regen, Hagel oder Schnee, wird das Mikrowellensignal zwischen den Antennen gestört und wird schwächer.“

Die Forscher interessieren sich deshalb für die Korrelation zwischen der Intensität der Signalstörung und der des Niederschlags. Seit vergangenem Frühjahr funktionieren ihre beiden Teststrecken; jeweils zwei aufeinander gerichtete Antennen, deren Signal sich über der Hauptstadt kreuzt. Weil die Mikrowellen aber nicht erfassen, welche Art Niederschlag fällt, setzen die Forscher zusätzlich ein Distrometer ein. Er schickt einen Laserstrahl zwischen mehreren Spiegeln hin und her und kann erkennen, was vom Himmel fällt. Kleine oder große Tropfen, Schnee, Hagel oder auch Nebel kann er unterscheiden. Entlang der Strecken wurden jeweils ein halbes Dutzend Pluviografen zur Kontrolle eingerichtet. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Am 12. August ergoss sich beispielsweise ein besonders starkes Unwetter über der Hauptstadt. Die Messungen zeigen, dass sich das Mikrowellensignal zwischen den Antennen proportional zur Niederschlagsintensität abschwächte.

Die Methode hat einige Vorteile: Die Netze bestehen. Große Infrastrukturausgaben wären zur Umsetzung nicht nötig. Sogar die zur Regenbestimmung notwendigen Datensätze werden von den Netzbetreiber zur Prüfung der Signalstärke erfasst. „Wir müssten die Informa-tionen lediglich speichern, statt dass sie sofort wieder gelöscht werden“, meint Pfister. Über den Winter sollen weitere Erfahrungen mit Schnee und Nebel gemacht werden. Im April 2011 soll entschieden werden, ob man das Netz ausbaut oder einstweilen weiter forscht.

Michèle Sinner
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