Regenmessung per Mobilfunknetz

Üblicherweise bestimmen Meteorologen die Menge Regen, die inner­halb einer be­stimmten Zeit fällt, mit Hilfe von auto­ma­tischen Nieder­schlags­töpfen oder mittels Regen­radar. Eine neue Mess­methode wertet Strahlungs­schwankungen zwischen Sende­masten von Mobil­funk­betreibern aus, um fest­zu­stellen, wann es wo wie­viel regnet. Wissen­schaftler am Karls­ruher Institut für Techno­logie er­forschen diese Technik seit 2010. Ein Vor­teil der Methode liegt darin, dass sie mit mini­maler Zeit­ver­zögerung über lokale Regen­fälle infor­miert. Zudem ermög­licht das eng geknüpfte Netz der Mobil­funk­masten eine hohe regio­nale Ab­deckung mit Messungen.

„Regentropfen sind etwa so groß wie die Wellen­länge der Mikro­wellen­strahlung der mit einer Frequenz von 15 und 40 Giga­hertz be­triebenen Richt­funk­strecken, des­halb dämpfen sie die Strahlung in diesem Frequenz­bereich stark“, er­läutert Harald Kunst­mann vom KIT. Je stärker es regnet, desto stärker ist der Leistungs­abfall zwischen zwei Antennen. Handy­nutzer bemerken von dieser Beein­träch­tigung des Funk­signals in der Regel wenig. Allen­falls bei extremem Stark­regen kann die Strahlung so sehr ge­dämpft sein, dass die Kommu­ni­kation zwischen den Mobil­funk­masten aus­setzt und die Telefon­ver­bindung ab­bricht. Den Forschern ge­nügen die Schwan­kungen, um an­hand der Dämpfungs­raten fest­zu­stellen, wo es wie stark regnet.

Die Empfindlichkeit des Messverfahrens ist genauso hoch wie bei der klassi­schen Methode mit Nieder­schlags­töpfen. Die Nach­weis­grenze liegt bei einer Regen­rate von einem Milli­meter pro Stunde, und die Daten liegen mit einer Zeit­ver­zögerung von nur einer Minute vor. Für Schnee funk­tio­niert die Methode wegen der be­sonderen Struktur dieser Nieder­schlags­art aller­dings nicht. Getestet wurde die neue Technik an­hand der Dämpfungs­raten von 450 Richt­funk­strecken im südlichen Bayern. Ericsson Deut­schland als Kooperations­partner er­möglicht es den Klima­forschern des KIT mit ihrer eigens ent­wickelten Soft­ware ein­laufende Daten direkt vom Rechen­zentrum des Mobil­funk­netz­betreibers zum KIT zu über­mitteln. Dort werden die Daten dann pro­zes­siert und nach auf­fälligen Leistungs­schwankungen durch­sucht. Die Forscher be­nötigen dafür nur die Daten der Sende- und Empfangs­leistung der Richt­funk­strecken. Sensible Infor­ma­tionen, wie Details der über­tragenen Kommu­ni­kation, werden nicht erfasst.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat die Unter­suchungen für vor­erst zwei Jahre mit insge­samt 600.000 Euro ge­fördert. Das Projekt ist Teil einer tri­late­ralen Ko­ope­ration mit Ein­rich­tungen in Israel und Palästina. Eine Ver­längerung für weitere drei Jahre ist bean­tragt, mit dem Ziel, die Zahl der ausge­werteten Richt­funk­strecken zu er­weitern, die Qualität der auto­mati­sierten Daten­aus­wertung zu ver­bessern und schließ­lich konkret auch für Hoch­wasser-Vor­her­sage­zwecke zu nutzen. Auch die Stiftung Energie­forschung Baden-Württemberg unter­stützt die Forschung.

KIT / RK