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Lawinenradar Holmbuktura, Norwegen
Ausgangslage
Norwegens Küste ist mit hunderten von Fjorden gesäumt, dessen Berggipfel von Meereshöhe bis über 2000 m. ü. M. reichen. Während des langen Winters sind die steilen Flanken stellenweise stark lawinengefährdet. Viele Siedlungen liegen direkt am Meer und sind für Anwohner, Güter und Dienstleistungen lediglich über Küstenstrassen am Fusse der steilen Fjordhänge zu erreichen. Die Bucht Holmbuktura liegt im Norden Norwegens, circa 1 Stunde von Tromsø entfernt. Die einzige Zufahrtsstrasse zu den umliegenden Dörfern führt am Fusse eines notorischen Lawinenhanges entlang und muss jeden Winter mehrmals wegen akuter Lawinengefahr geschlossen werden. Die norwegische Strassenbauverwaltung, Statens vegvesen, erstellt Beurteilungen zur aktuellen Lawinengefahr und berät die lokalen Behörden bezüglich der zu treffenden Massnahmen, wie z.B. Strassensperrungen. Um weitere Informationen zur Beurteilung der Lawinensituation zu gewinnen und die Strasse bei einem Ereignis automatisch zu sperren, sollen Lawinen aus der Ferne automatisch und in Echtzeit erkannt werden.
Lösung
Das Lawinenradar bietet eine kosteneffiziente und verlässliche Lösung für die kontinuierliche Überwachung des Problemhanges und ermöglicht die automatische Detektion von Lawinen bei jedem Wetter. Dank der Echtzeit-Detektion können gefährdete Strassenabschnitte sofort gesperrt werden, z.B. mit Ampeln oder Schranken. Statens vegvesen entschied sich für ein mehrstufiges Projekt mit anfänglichem Testbetrieb und späterer Automatisierung von Strassensperrungen im Falle eines Lawinenniedergangs. Die Anforderungen in Holmbuktura sind herausfordernd; der Lawinenhang umfasst vier Lawinenzüge, der weiteste Punkt ist über 3.5 km entfernt und die Witterungsverhältnisse sind häufig sehr harsch. In Alpentälern montieren wir die Lawinenradare üblicherweise am Gegenhang, was bei der Fjordbreite in Holmbuktura nicht möglich war. Die von Geopraevent entwickelten, neuartigen Lawinenradarsysteme erzielen gegenwärtig eine Reichweite von bis zu 5 km und ermöglichen die Abdeckung des gesamten Hanges. Anhand von Simulationen wurde der nördliche Rand der Bucht als bestgeeigneter Standort für das Lawinenradar ermittelt. Die Öffnungswinkel von 90° horizontal und 20° vertikal ergeben die maximale Abdeckung des zu beobachtenden Hanges von insgesamt 4 km².
Das Lawinenradar (oben links) überwacht die Hänge in über 3.5 km Entfernung bei jedem Wetter Tag und Nacht.
Das System verfügt zudem über eine PTZ-Kamera (Pan-Tilt-Zoom = Schwenken-Neigen-Zoomen), welche Lawinenereignisse automatisch aufnimmt. Zusätzlich kann die Kamera über das online Datenportal jederzeit manuell angesteuert werden. Dadurch können sich die Verantwortlichen rasch einen Überblick der Situation vor Ort verschaffen. Sämtliche Daten und Aufnahmen sowie die Karte mit Darstellung aller erfassten Lawinen sind über das online Datenportal jederzeit einsehbar.
Automatische Strassensperrung und – wiederöffnung
Im ersten Winter detektierte das Lawinenradar mehr als 20 Ereignisse in bis zu 3.3 km Distanz. Die Ergebnisse der Testphase haben die Erwartungen von Statens Vegvesen weit übertroffen. Der Geologe Andreas Persson, der für das Projekt bei Statens vegvesen zuständig ist, fasst zusammen: „Anders als in vorherigen Jahren, hatten wir im vergangenen Winter (2017) keine grösseren Lawinenabgänge in Holmbuktura. Trotzdem hat das Lawinenradar viele kleine Ereignisse im Hang korrekt erfasst und eingestuft. Die Reichweite und die Detailtreue des Radars haben uns erstaunt und unsere Erwartungen definitiv übertroffen.“ Nach weiteren Tests, Analysen und dem Bau der Ampelanlage wurde das System zur automatischen Strassensperrung live geschaltet.
Die beiden Lawinenradare mit Wärmebildkamera, PTZ-Kamera und Kommunikationsgeräten.
Zudem wurde das System mit einem weiteren Radarkopf am selben Standort erweitert. Das untere Radar ist auf den unteren Teil des Hanges gerichtet und überwacht auch den Bereich der Strasse. Wird eine Lawine detektiert, verfolgt das Lawinenradar ihren Verlauf bis sie stoppt oder das Sichtfeld verlässt. Das untere Radar gibt die Strasse automatisch wieder frei, sollte die Lawine die Strasse nicht erreicht haben. Dies ermöglicht kurze Sperrzeiten und die sichere Wiedereröffnung für die Verkehrsteilnehmer. Durch die Kombination der beiden Radare kann ausserdem die redundante Überwachung des grossen Lawinenhanges sichergestellt werden.
24/7 Systemüberwachung
Wir überwachen alle unsere Systeme permanent auf ihre Funktionalität. Elektronische Komponenten können ausfallen oder extreme Wetterereignisse können die Systemfunktionalität beeinträchtigen. Unser eigens entwickelte Anti-Schnee System erkennt selbständig Schneeakkumulationen auf dem Radarkopf und beseitigt diese falls nötig. Da ein Grossteil der Lawinenereignisse bei schlechten Wetterverhältnissen auftreten, ist es entscheidend, dass das Alarmsystem stets einsatzfähig ist. Sollte das System dennoch einen Mangel erkennen, benachrichtigt es uns automatisch und wir fangen mit der Problemlösung an. Herrscht gleichzeitig eine hohe lokale Lawinengefahrenstufe, schliesst das Radar vorsichtshalber die Strasse und benachrichtigt zudem die Zuständigen vor Ort. Über das online Datenportal ist das System mit den lokalen Lawinenwarnstufen und der norwegischen Lawinendatenbank regobs verknüpft.
Beispiel einer Lawinendetektion
In der Nacht zum 5. Dezember 2017 detektierte das Radar in Holmbuktura (Tromsø, Norwegen) sechs Lawinen, wovon eine die Strasse erreichte und sie unter 1.5 m Schnee begrub. Unser Lawinendetektionssystem erfasste alle Lawinen korrekt, zeichnete ihren Pfad automatisch in die Online-Karte ein und filmte die Ereignisse mit der PTZ- sowie einer Wärmebild-Kamera. Die grösste Lawine (im Video unten) benötigte ca. 45 s von der Detektion bis zur Strasse. Die Infrarot-Aufnahmen zeigen, dass die Lawine wärmer ist als ihre Umgebung. Dies ist durch zwei Faktoren zu erklären: einerseits erzeigt die Bewegung Reibungswärme und anderseits bringt die Lawine Schnee aus tieferen, wärmeren Schichten an die Oberfläche.