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Beurteilung des Potentials von Bodenfeuchtedaten für die Frühwarnung vor Hangrutschungen
In Gebirgsregionen stellen Hangrutschungen, welche durch Starkniederschläge ausgelöst werden, eine erhebliche Gefahr für Bewohner und Infrastruktur dar. Jüngste Grossereignisse in der Schweiz zeichneten sich aus durch das zahlreiche und abrupte Auftreten solcher Prozesse und zeigten die Schwierigkeiten auf, die erhöhte Hangrutschungsgefahr vorherzusagen. Als Folge dessen wurden wissenschaftliche Bemühungen gefördert, um die Grundlagen für ein regionales Frühwarnsystem für flachgründige Hangrutschungen zu erarbeiten.
Bisherige Studien konzentrieren sich vorwiegend auf die Verwendung von Niederschlagsinformationen zur Herleitung von Schwellenwerten für die Auslösung von Hangrutschungen (z.B. über Intensitäten und Akkumulationen). Im Gegensatz dazu gibt es nur wenige Untersuchungen, die sich mit der Verwendung von Bodenfeuchteinformationen befassen. In dieser Hinsicht existieren hauptsächlich Studien, in denen mittels numerischer Modellierung die lokale oder räumlich verteilte Vorfeuchte als Mass für die Hanginstabilitätsgefährdung ermittelt wird. Solche Modelle können die echten Bodenfeuchtebedingungen aber nur beschränkt wiedergeben und es ist schwierig, diese in Echtzeit zu betreiben.
Das Hauptziel dieses Projekts (2018-2022) war es, den Nutzen von in-situ gemessenen Bodenfeuchtemedaten in Bezug auf die Verwendung in einem Frühwarnsystem für Hangrutschungen zu beurteilen. Die Studie umfasste folgende Arbeitsschritte:
- Bereits bestehende langfristige Bodenfeuchtemessungen von Forschungsinstitutionen und Behörden an zahlreichen Standorten in der Schweiz wurden untersucht und mit einem Datensatz flachgründiger Rutschungen verglichen. Das Ziel war es, statistische Messgrössen zu finden, welche auf erhöhte Hangrutschungsgefährdung hinweisen.
- Verschiedene Bodenfeuchte-Messmethoden wurden an einem rutschungsgefährdeten Hang in den Schweizer Voralpen (Napf-Gebiet) getestet und verglichen, um deren Vor- und Nachteile hinsichtlich der Verwendung in einem Vorwarnsystem für Hangrutschungen zu beurteilen, und um die Repräsentativität flacher Messstandorte für kritische hydrologische Bedigungen in Hängen einzuschätzen.
- Ein numerisches Modell (COUP) zur Simulation der Bodenfeuchtedynamik wurde angewendet und mit den oben ermittelten statistischen Messgrössen verglichen.
Das Projekt konzentrierte sich insbesondere auf Innovationen in der Analyse von Bodenfeuchte-Zeitreihen mittels charakteristischer Muster der Bodenfeuchtedynamik (z.B. über Varianz-Durchschnitts-Beiziehungen). Die Analyse der umfangreichen Messreihen aus der Bodenfeuchtedatenbank bot eine einmalige Möglichkeit, diese Analysen durchzuführen.
Die Resultate der Untersuchungen lieferte wichtige Grundlagen für ein nationales Frühwarnsystem für Hanginstabilitäten, welches zur Zeit am Bundesamt für Umwelt (BAFU) aufgebaut wird, sowie für ein neues nationales Bodenfeuchtenetzwerk, das aktuell unter der Leitung von MeteoSchweiz erstellt wird.
Details zum Projekt
Projektdauer
2018 - 2021