Niederschlagsmengen sind nicht nur für den Wetterbericht wichtig – sie liefern auch wichtige Daten für die Klimaforschung, die Vorhersage von Hochwasser und die Planung in der Landwirtschaft. In vielen Ländern gibt es aber kaum Regenmessstationen, selbst bei uns nimmt ihre Zahl ab. Niederländische Forscher haben dafür nun eine ungewöhnliche Lösung gefunden: Sie zeigen, dass sich auch das Mobilfunknetz wunderbar als Regenmesser eignet.
Um die Niederschlagsmenge zu messen, nutzen Meteorologen normalerweise Regenmesser – simple, standardisierte Gefäße, die das Regenwasser auffangen und deren Wasserstand zu bestimmten Zeiten elektronisch ausgelesen wird. Obwohl solche Instrumente nicht sonderlich aufwändig oder groß sind, gibt es selbst in hochindustrialisierten Regionen heute große Löcher im Regenmessnetz, wie Aart Overeem von der Universität Wageningen und seine Kollegen berichten. In Europa, Südamerika und Asien sei beispielsweise die Anzahl der Regenmesser seit 1989 um 50 Prozent zurückgegangen. Demgegenüber hat sich die Dichte der Mobilfunknetze stark erhöht. Sie decken mehr als 20 Prozent der Landoberfläche ab und sogar 90 Prozent der dichter besiedelten Gebiete. “75 Prozent der Weltbevölkerung haben Zugang zur mobilen Telekommunikation”, sagen Overeem und seine Kollegen.
Regentropfen schlucken Signalstärke
Wie die Forscher erklären, können die Mobilfunknetze weitaus mehr als nur Telefonate und digitale Daten übermitteln. Sie eignen sich auch als Messinstrument – beispielsweise für den Niederschlag. Im Mobilfunknetz werden die Handysignale durch elektromagnetische Wellen übertragen. Begegnen diese Wellen auf ihrem Weg von Funkmast zum Handy und zurück oder von Funkmast zu Funkmast Regentropfen, sinkt die Übertragungsqualität: “Die Regentropfen absorbieren einen Teil der Wellen und streuen zusätzlich einen Teil der Energie aus dem Strahl”, erklären die Forscher. Je dichter der Niederschlag, desto stärker ist auch dieser Abschwächungseffekt. Wie stark die Wirkung zu bestimmten Zeiten ist, lässt sich leicht feststellen, denn die Mobilfunkbetreiber überwachen ständig die Übertragungsqualität ihrer Netze. In vielen Netzen wird alle 15 Minuten gemessen, wie stark die Signalstärke zwischen Antenne und Empfänger schwankt, so die Wissenschaftler.
Dass sich diese Signalstärke-Daten nutzen lassen, um Niederschlagskarten zu erstellen, haben Overeem und seine Kollegen nun am Beispiel der Niederlande gezeigt. Sie werteten dafür die Daten der drei großen Mobilfunkanbieter über zwei Wochen hinweg aus – und erfassten so immerhin rund 8.000 einzelne Funkstrecken. Über eine spezielle Software rechneten die Forscher die jeweilige Abnahme der Signalstärke in Niederschlagsmengen um. Dabei mussten sie unter anderem berücksichtigen, dass auch die nasse Oberfläche der Antennen bereits einen Teil der Mobilfunkwellen schluckt.
Fast so gut wie eine Radarkarte
Aus den Ergebnissen erstellten die Forscher animierte Karten, die die Niederschlagsentwicklung in den Niederlanden für jeweils 24 Stunden zeigten. Diese verglichen sie mit Karten, die von Meteorologen mittels Radardaten von Wettersatelliten und Regenmesserwerten generiert worden waren. Ihr Fazit: “Obwohl es kleinere lokale Unterschiede der Niederschlagsintensität zwischen Mobilfunk- und Radarkarte gibt, ist die Übereinstimmung insgesamt gut”, so Overeem und seine Kollegen. Vor allem, wenn man berücksichtige, dass das Mobilfunknetz ja eigentlich einem ganz anderen Zweck diene, sei die Qualität beachtlich.
Nach Ansicht der Forscher könnte die Regenmessung per Mobilfunk überall dort eingesetzt werden, wo das Netz der Regenmesser nur dünn ist. “Vor allem an dicht besiedelten Flussdeltas, wo die Information über den Niederschlag wichtig ist, um die Hochwassergefahr einschätzen zu können, könnte dies wirtschaftliche Schäden und Todesfälle verhindern”, erklären sie. Es sei zu hoffen, dass diese Forschungsergebnisse Mobilfunkbetreiber weltweit dazu animieren, ihre Signalstärke-Daten für solche und ähnliche Messungen zur Verfügung zu stellen.
Aart Overeem (Universität Wageningen) et al.: Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), doi: 10.1073/pnas.1217961110 © wissenschaft.de – ===Nadja Podbregar
