AvaRange: Objektverfolgung in Schneelawinen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Falko Dressler
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421446512

In alpinen Regionen haben gravitative Massenbewegungen, wie z.B. Schneelawinen ein hohes Schadenspotential und damit enorme sozioökonomische Auswirkungen. Das heutige Wissen über die Fließdynamik auf Partikelebene basiert hauptsächlich auf Laborexperimenten und Computersimulationen. Messtechniken in der Lawinenforschung stützen sich entweder auf von außen beobachtbare Eigenschaften oder auf invasive Methoden basierend auf der Interaktion zwischen Lawine und Hindernissen. Eine geeignete nicht-invasive Methode, um die Wirkung von Schnee- und Partikeleigenschaften (wie die Temperatur, Dichte, Partikelgröße und -form) auf das Fließverhalten und die damit verbundene Reichweite von Lawinen zu erfassen, gibt es nicht. Technische Fortschritte in Bereichen der drahtlosen Sensornetzwerke im Allgemeinen und Inertialsensorik und drahtlosen Lokalisierungstechniken sollen im Projekt AvaRange genutzt werden, um das Strömungsverhalten in Lawinen erfassen zu können und somit eine Brücke zwischen theoretischen Modellen und invasiven Messmethoden zu schlagen. Ausgestattet mit entsprechender Kommunikationstechnologie und Bewegungssensorik werden eingebettete Sensorsysteme in spezielle, robuste Gehäuse eingebaut und in Anbruchgebieten von Lawinen platziert. Nach einer Auslösung bewegen sich die Sensoren mit der Lawine ins Tal. Bewegungssensoren liefern Informationen über die Orientierung, Drehungen und Beschleunigungen eines jeden Sensors und mittels Netzwerkkommunikation wird eine Funkortung ermöglicht. Experimentelle Machbarkeitsstudien und Untersuchungen zu existierenden Ortungsalgorithmen zeigen, dass aktuell keine Lösungen verfügbar sind, welche die Objektverfolgung innerhalb einer Lawinenbewegung inklusive der inneren Dynamiken ermöglicht. Die geplante Fusion der Messmethoden stellt somit einen ersten systematischen Ansatz dar, Untersuchungen mit entsprechender Präzession durchzuführen.Die Erkenntnisse von AvaRange werden einen wichtigen Beitrag liefern, um das Wissen über die Dynamik in Lawinen zu vervollständigen. Das Verständnis der Partikelbewegungen und die entsprechenden Fließtrajektorien in Lawinen sind relevant, um z.B. den Transport von Fremdmaterial und deren mögliche Aufpralldrücke auf zu schützende Objekte zu bestimmen oder auch um Verschüttungsorte von Lawinenopfern eingrenzen zu können. Das zusätzliche Wissen über Granulations- und Segregationsprozessen werden maßgebend für weitere Entwicklungen von z.B. Lawinenmodellen, Gefahrenbeurteilungen und Lawinen-Sicherheitssystemen sein. Durch die extremen Verhältnisse unter welchen die Experimente durchgeführt werden, werden hohe Anforderungen an die Sensoren gestellt. Diese müssen kostengünstig sein, wenig Energie benötigen, hoch-akkurate Messwerte liefern und dabei eine stabile Funkverbindung in Schnee realisieren. Daher sind diese neu entwickelten Sensorsysteme und Methoden zur Objektverfolgung über das Projekt hinaus für eine Vielzahl von gravitativen Massenbewegungen von Interesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Dr. Jan-Thomas Fischer; Professor Dr. Johannes Gerstmayr