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23.06.2017 22:47

Klärwerk.info / Nützliches / Allgemeine Meldungen und Berichte / Regen messen mit Mobilfunkantennen

Regen messen mit Mobilfunkantennen

Weil Regen das Mobilfunknetz stört, können Eawag-Forscher aufgrund von Daten des
Telekomunternehmens Orange Regenfälle messen. Die neue Methode ist räumlich deutlich
exakter als die traditionelle Regenmessung mit einzelnen Regensammlern. Kombiniert mit
intelligenten Steuerungen im Kanalisationssystem soll sie künftig den Gewässerschutz in
Siedlungsgebieten verbessern.

Unerwartete Regenfälle überlasten vor allem in dicht besiedelten Gebieten häufig die Kanalisationen:
Das Regenwasser mischt sich in den Abflusskanälen mit dem Siedlungsabwasser. Die
Wassermassen werden zu gross für die Rückhaltebecken. Die braune Brühe überläuft in angrenzende
Gewässer. Abwasser, darunter auch Chemikalien - zum Beispiel aus Arznei-, Putzmitteln und
Pestiziden - gelangen so verdünnt, aber ungefiltert in Bäche, Flüsse und Seen. Über das ganze Jahr
gesehen sind das zwar keine grossen Mengen; je nach Schadstoff gelangen nur rund 2-5% der
Gesamtmenge via Regenentlastung ins Gewässer. Doch die kurzzeitig hohen Belastungsspitzen
können Algen oder Fische schädigen. Weil mit der Klimaerwärmung in Mitteleuropa starke Regenfälle
zunähmen, werde sich das Problem zudem zuspitzen, ist Projektleiter Jörg Rieckermann von der
Abteilung Siedlungswasserwirtschaft der Eawag überzeugt. „Können Regenfälle lokal genauer erfasst
werden," so der Umweltingenieur, „würde das eine Steuerung der Kanalisationssysteme erlauben, die
Schmutzwasserüberläufe soweit als möglich verhindert." Der Eawag-Forscher entwickelt deshalb ein
Computermodell, das mit Hilfe von Daten aus dem Mobilfunknetz Regenereignisse räumlich und
zeitlich wesentlich genauer rekonstruiert als mit traditionellen Methoden.

Höhere Treffsicherheit im Regentropfen-Lotto
Und so funktionierts: Was die Mobilfunkbetreiber ärgert - dass nämlich die Regentropfen die
Richtfunkverbindung zwischen zwei Antennen und damit die Datenübertragung stören - machen sich
Rieckermann und sein Team zunutze. Aus den Daten über die Abschwächung der Signalstärke
berechnen die Forscher die Intensität der Regenfälle entlang der Verbindungslinie zwischen zwei
Antennen. Dank des engmaschigen Mobilfunknetzes sind die Eawag-Regendaten räumlich und
zeitlich besser aufgelöst als die Werte von Regenmessern oder Wetterradar. Statt von einem einzigen
Punkt aus zu messen, stammen die Mobilfunkdaten von einem Netz vieler sich überschneidender
Richtfunkverbindungen. Ein kleinräumiges Gewitter kann noch so heftig sein - ist der Regenmesser
auch nur hundert Meter entfernt, verpasst er dieses komplett. "Das ist oft ein bisschen wie Lotto
spielen", sagt Rieckermann. Ein Wetterradar kann zwar eine ganze Zone erfassen, es hat aber den
Nachteil, dass die Radarstrahlen bei intensiven Regenfällen stark abgeschwächt werden. Zudem löst
das Gelände störende Echos aus - in der Schweiz voller Hügel und Berge ein grosses Problem.

Erstmals Daten aus der Schweiz
Regenmessungen via Mobilfunknetz sind nicht ganz neu, fanden aber bis jetzt keine praktische
Anwendung. Mit den umfangreichen Daten, welche der Mobilfunkanbieter Orange der Eawag zur
Verfügung stellte, ist es jetzt zum ersten Mal möglich, dieses System für den Gewässerschutz
einzusetzen. Um die Methode auf ein rund 150 Quadratkilometer grosses Gebiet in der Region Zürich
2/2 Eawag: Das Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs
mit weit verzweigtem Kanalisationsnetz zu übertragen, analysierten die Eawag-Forscher die Daten
von 23 Richtfunkverbindungen in dieser Region (effektiv nutzbar wären gegen hundert). Diese
verglichen sie für einen Zeitraum von zwei Monaten mit den Messwerten von 13 Regenmessern, zwei
Tropfenspektrometern und dem Wetterradar von MeteoSchweiz auf dem Albis. So konnten sie das
Modell eichen, und können nun Niederschläge aus den Funksignalen rekonstruieren. Noch mehr
Genauigkeit erhofft sich Rieckermann, wenn künftig auch die Tropfengrösse in die Berechnungen mit
einbezogen wird: Wenige grosse Tropfen streuen und schwächen das Funksignal nämlich ähnlich wie
viele kleine, bringen aber meistens weniger Regen. Daher entwickeln zur Zeit Projektpartner an der
ETH Lausanne Methoden, welche diese Muster berücksichtigen.

Umsetzung in Gemeinden geplant
Sein Vorhersagemodell wird Rieckermann demnächst mit zwei interessierten Gemeinden auf die
Praxistauglichkeit testen. Die Steuerung der Regenrückhaltebecken soll mit den kleinräumigen
Prognosen der Stärke und Richtung von Regenfällen gekoppelt werden. In gefährdeten Gebieten
sollen die Rückhaltebecken dann vor und während Regenereignissen so reguliert werden, dass
vorsorglich Kapazitäten für die erwarteten Wassermassen vorhanden sind und auf diese Weise
möglichst wenig Schmutzwasser überläuft. „Vor dem Hintergrund des Klimawandels kann das
entscheidend sein. So kann man noch vorhandene Reserven aktivieren, ohne das
Kanalisationssystem neu bauen zu müssen", sagt Rieckermann und fordert: „Die Schweiz, einst
Pionier in der Abwasserreinigung, muss wieder eine Vorreiterrolle einnehmen. Nicht zuletzt weil
hierzulande auch in entlegenen Gebieten ein sehr dichtes Mobilfunknetz, mithin also genaue
Regendaten zur Verfügung stehen."
Weitere Auskünfte:

http://www.eawag.ch/medien/bulletin/20100126/regenmessung-mobilfunk-eawag.pdf