ETH testet Radardrohne zur Vorhersage von Erdrutschen in den Alpen

Eine mit Radar ausgestattete Drohne scannt nun einen der sich bewegenden Gletscher im Wallis auf Anzeichen von Veränderungen. Im Lötschental hat ein Forschungsteam der ETH Zürich eine grosse Drohne über den Oigschtchummun-Gletscher oberhalb von Blatten geschickt. Ein unter dem Fluggerät montiertes Radargerät sendet elektromagnetische Wellen in Richtung Eis und umliegendes Gelände und zeichnet anschliessend die zurückkehrenden Signale auf.

Der Test findet statt, während auftauender Permafrost die Überwachung der Alpenhänge immer wichtiger macht. Gefrorener Boden hält Fels und Erde zusammen. Wenn er sich erwärmt, können Hänge instabiler werden. Dadurch steigt der Bedarf an frühzeitigen und präziseren Warnungen vor Erdrutschen und Felsstürzen. Die Drohne wird keine eigenständigen Prognosen liefern, könnte den Behörden aber schneller einen Überblick über Bewegungen an schwer zugänglichen oder gefährlichen Orten verschaffen.

Die ersten Flüge seien vielversprechend gewesen, sagt Felix Seidel, Geschäftsführer von Swiss Geolab. Die Forschenden wählten den Gletscher aus, weil er sich bereits bewegt und von etablierten Überwachungssystemen erfasst wird. Dadurch haben sie einen Referenzwert, mit dem sie die Messungen der Drohne vergleichen können.

Ein erneuter Scan nach 20 Minuten kann bereits eine kleine Verschiebung des Gletschers zeigen. Eine solche Bewegung zu erkennen, sagt einen Kollaps nicht automatisch voraus. Sie liefert den Forschenden aber eine detaillierte Zeitreihe, die helfen kann, Verhaltensänderungen festzustellen.

Radar kann auch dann eingesetzt werden, wenn Wolken die Sicht von oben versperren. Herkömmliche Systeme zur Überwachung von Fels und Hängen nutzen häufig Laser, um Veränderungen an einer Hang- oder Gletscheroberfläche zu erkennen. Lasermessungen können sehr präzise sein, doch dichte Wolken, Nebel und andere atmosphärische Bedingungen können sie beeinträchtigen.

Das von der ETH Zürich und Swiss Geolab getestete Radarsystem verwendet elektromagnetische Wellen. Dadurch können die Forschenden laut Seidel auch durch Wolken Daten erfassen. In den Alpen, wo sich das Wetter rasch ändern kann und steiles Gelände oft im Nebel verschwindet, könnte diese höhere Zuverlässigkeit die Zeiträume verlängern, in denen ein Standort überwacht werden kann.

Der Oigschtchummun-Gletscher bietet ein geeignetes Testgelände. Seine Bewegung wird bereits mit herkömmlichen Überwachungssystemen gemessen. So können die Forschenden die Ergebnisse der Drohne mit regelmässigen Beobachtungen vergleichen. Der Vergleich wird zeigen, wie genau das fliegende System kleine Verschiebungen erfassen kann und wie zuverlässig es unter unterschiedlichen Bedingungen funktioniert.

Das Fluggerät bietet zudem betriebliche Flexibilität. Die Forschenden können es über einen Gletscher, einen Schutthang oder eine Felswand schicken, ohne Menschen direkt auf instabilen Boden zu bringen. Bei künftigen Einsätzen könnte die Drohne Sensoren an ausgewählten Stellen im Gelände platzieren und so ein dichteres Messnetz schaffen, als ein einzelner Flug liefern kann. In den kommenden Monaten sind weitere Tests auf Gletschern und Schutthängen geplant.

Die Drohne ist eine Ebene eines umfassenderen Schweizer Systems zur Überwachung von Naturgefahren. Swiss Geolab unterstützt auch die satellitengestützte Überwachung. Satelliten können grosse Teile der Alpenregion regelmässig erfassen und Gebiete mit Anzeichen von Bewegungen identifizieren. Dank dieser breiten Abdeckung können die Forschenden entscheiden, wo sich genauere Untersuchungen lohnen.

Satelliten haben jedoch ihre Grenzen. Seidel sagte, sie lieferten nicht die nötigen Details, um steile Hänge zu untersuchen oder schwierige Felswände näher zu betrachten. Ein Satellitenbild kann auf ein Tal oder einen Berghang aufmerksam machen, der genauer untersucht werden sollte. Anschliessend kann eine Drohne entsandt werden, um den betreffenden Abschnitt mit höherer Auflösung zu erfassen.

Diese Kombination ist besonders im Wallis von Bedeutung, wo Dörfer, Verkehrsverbindungen und Berginfrastruktur unterhalb steiler Hänge liegen. Der Ansatz verbindet drei Beobachtungsebenen: Satelliten zur regionalen Erfassung, Drohnen für gezielte Untersuchungen und Bodensensoren für kontinuierliche lokale Messungen.

Das System soll die unnötige Gefährdung von Fachteams im Gelände verringern. Eine Drohne kann Gelände erreichen, dem sich Menschen nicht sicher nähern können, während Sensoren auch nach dem Wegfliegen des Fluggeräts vor Ort bleiben können. Diese Instrumente müssen weiterhin von Fachleuten ausgewertet werden. Bewegungen können auf die jahreszeitliche Dynamik des Eises oder andere natürliche Prozesse zurückgehen. Deshalb müssen die Messungen zusammen mit Geologie, Wetter und vorhandenen Aufzeichnungen beurteilt werden, bevor die Behörden handeln.

Der Nutzen des Projekts hängt davon ab, wie schnell Messdaten zu umsetzbaren Entscheidungen führen. Die ETH Zürich und Swiss Geolab wollen die Informationen mit künstlicher Intelligenz verarbeiten, damit die Behörden nicht jeden komplexen Radardatensatz von Grund auf selbst auswerten müssen. Ziel sei es, der richtigen Person die richtigen Informationen zur richtigen Zeit im richtigen Format bereitzustellen.

Das könnte kommunale Notfallplaner, kantonale Behörden sowie Fachleute unterstützen, die für Strassen, Eisenbahnen und Bergsiedlungen zuständig sind. Ein System, das einen sich verändernden Hang früh erkennt, könnte eine Inspektion vor Ort auslösen, eine Anpassung des Überwachungsplans ermöglichen oder Entscheidungen über die Zugänglichkeit unterstützen. Die vorliegenden Informationen behaupten nicht, dass die Drohne jeden Erdrutsch vorhersagen kann. Die Forschenden müssen die Technologie noch an weiteren Orten und unter unterschiedlichen Bedingungen validieren.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Eine erkannte Bewegung ist ein Warnsignal, kein sicherer Hinweis auf ein Versagen des Hangs. Die Behörden brauchen verlässliche Schwellenwerte, klare Zuständigkeiten und genügend lokales Wissen, um die Bedeutung der Daten beurteilen zu können. Künstliche Intelligenz kann Muster ordnen und hervorheben, doch Entscheidungen werden weiterhin von technischen Beurteilungen und Notfallverfahren abhängen.

Die nächsten Testflüge werden zeigen, ob die Radardrohne sich von einem vielversprechenden Forschungsinstrument zu einem verlässlichen Bestandteil des Schweizer Überwachungsnetzes für Naturgefahren entwickeln kann.

Die Forschenden wollen die Flüge in den kommenden Monaten auf Gletscher und Schutthänge ausweiten. In der nächsten Phase wird getestet, ob das System auch ausserhalb des Oigschtchummun-Gletschers funktioniert und ob es den unterschiedlichen Überwachungsanforderungen von Eisfeldern, instabilen Felswänden und losem Bergschutt gerecht wird.

Für die Schweiz ist die Abdeckung der entscheidende Praxistest. Die Alpen umfassen Tausende Hänge und Gletscher, während viele Gebiete abgelegen, steil oder rasch wechselnden Wetterbedingungen ausgesetzt sind. Satelliten können die weitere Region erfassen, Drohnen hingegen könnten die Nahaufnahmen liefern, die zur Beurteilung einer bestimmten Gefahr nötig sind. Bodensensoren könnten den betreffenden Ort danach über einen längeren Zeitraum überwachen.

Die Forschung spiegelt auch einen Wandel im Umgang mit Risiken in den Alpen wider. Bei der Überwachung kommen zunehmend Fernerkundung, wiederholte Messungen und automatisierte Analysen zusammen. Dadurch verschwinden die Unsicherheiten bei Naturgefahren nicht, doch die Beweislage vor einer Entscheidung über eine Strasse, einen Weg, eine Siedlung oder einen Bauplatz kann sich verbessern.

Die Flüge im Wallis sind eine frühe Demonstration und noch kein fertiger Warndienst. Ihr Erfolg wird an Genauigkeit, Zuverlässigkeit und daran gemessen, wie einfach kantonale und lokale Behörden die Ergebnisse nutzen können. Wenn die Tests weiterhin präzise Messungen liefern, könnten Radardrohnen zu einem praktischen Instrument werden, um die schwierigsten Hänge der Schweiz zu überwachen.