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Sturzfluten sind schnell auftretende Überschwemmungen und stellen weltweit eine grosse und wachsende Gefahr dar. Mit den derzeit existierenden Systemen lassen sie sich nur schwer erfassen. Eine Lösung für dieses Problem könnten seismische Sensoren sein, die auch zur Früherkennung von Erdbeben eingesetzt werden.
Ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat nun gezeigt, dass ein Seismometer ein Hochwasser wie das vom Juli 2021 im Ahrtal in bis zu 1,5 km Entfernung erkennen kann.
Dies könnte auch der Frühwarnung von Hochwassern dienen, um Leben zu retten und Schäden zu begrenzen. Das Team fand ausserdem heraus, dass die Messung des «seismischen Fussabdrucks» des Hochwassers Informationen über dessen Wassermenge, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung in Echtzeit liefert, die ebenfalls für den Hochwasserschutz genutzt werden könnten.
Seismische Stationen erfassen nicht nur Bodenerschütterungen durch Erdbeben, sondern auch Signale, die von der Oberfläche unseres Planeten ausgehen, wie Explosionen, Erdrutsche, Stürme und Überschwemmungen. Für die Untersuchung wurde ein bestehendes Erdbeben-Seismometer in der Nähe der Stadt Ahrweiler in ein Instrument zur Erkennung und Verfolgung von Hochwasser verwandelt. Anhand der seismologischen Daten aus der Zeit der Flut wurde dann die fatale Ausbreitung des Hochwassers bis zu dem Zeitpunkt, als der Stromausfall den Datenstrom unterbrach rekonstruiert.
Die Forschenden fanden heraus, dass das Seismometer 1h lang buchstäblich den Weg der Flut aufzeigte, während das Wasser durch das steile, gewundene Tal durch die Orte Rech, Dernau, Walporzheim und Ahrweiler in Deutschland strömte. Durch die Kombination mathematischer Modelle konnte das Team die Geschwindigkeit abschätzen, mit der sich das Hochwasser bewegte, und Informationen über den steigenden Wasserstand und die Menge des von der Flut mitgerissenen Gerölls – Schotter, Autos, Heizöltanks – gewinnen. Tatsächlich waren diese Daten die einzige systematische Informationsquelle über den Verlauf der Flut, da die drei Pegelstationen im Tal frühzeitig zerstört wurden.
Die seismischen Daten liefern Informationen, die für die Optimierung von Modellen des Hochwasserverhaltens für Warn- und Rettungsmassnahmen wertvoll sein könnten. Da 10% der Fläche Europas anfällig für Sturzfluten in Tälern sind, wäre es sicher sinnvoll, über solche neuen Frühwarn-Ansätze nachzudenken.