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Wenn Bernhard Lang wissen will, in welchem Zustand „sein” Deich – der Livedijk in Holland – gerade ist, braucht er von seinem Arbeitsplatz im Erdgeschoss des Karl-Heinz-Beckurts-Hauses in München-Perlach bloß mit dem Aufzug in den siebten Stock zu fahren und dort in einem wohnlich eingerichteten Büro Platz zu nehmen. In dem Arbeitszimmer steht eine Sitzgruppe mit einem Spezial-Couchtisch, der ans Internet angeschlossen ist.

Gibt der Siemens-Forscher eine bestimmte Internet-Adresse ein (nicht die symbolische in unserer Titelzeile!), wird der Tisch zum „Multitouch-Table”, mit dem sich der über 850 Kilometer entfernte Livedijk bequem überwachen lässt. Via Google-Earth zeigt er einen 600 Meter langen Küstendeich am niederländischen Eamshaven, an dem rund fünf Dutzend Sensoren installiert sind. Sie messen alle fünf Minuten Wasserhöhe, Wasserdruck, Temperatur, die exakte Position in einem geographischen Koordinatensystem sowie die Feuchtigkeit. Parallel dazu registrieren sie die aktuellen Wetterdaten. Jedes einzelne dieser Messsysteme hat eine eigene Web-Adresse und meldet seine Daten über das Internet automatisch an drei angeschlossene Server – der nächste steht im niederländischen Groningen. Mit diesem Server ist Bernhard Langs Tisch, der die Form eines überdimensionierten iPad hat, verbunden. Er erlaubt es dem Forscher, sich die aktuellen Messwerte des Deichs in Echtzeit auf den Bildschirm zu holen und dazu gespeicherte Daten aus vorangegangenen Messungen. Daran erkennt Lang: Gerade droht keine Gefahr, alles ist in Ordnung. Wasserstand und -druck sind normal.

Futter für künstliche Neuronen

Aber was ist eigentlich normal, und ab wann wird es gefährlich? Damit der Rechner die Messwerte richtig interpretieren und daraus auf eine mögliche Gefährdung schließen kann, haben die Siemens-Forscher um Lang einen speziellen Algorithmus entwickelt. Weil sich der Zusammenhang von Ursache und Wirkung nicht immer eindeutig bestimmen lässt, haben sie sich dabei für ein mathematisches Modell entschieden, das Gesetzmäßigkeiten auf empirische Weise erfasst: „Kritische Parameter des Systems werden mithilfe von Messungen über einen gewissen Zeitraum verfolgt und typische Muster aus verschiedenen Messungen erfasst”, erklärt Bernhard Lang. „Diese Daten dienen dazu, ein künstliches Neuronales Netz zu trainieren.” Gelernte Zusammenhänge oder Muster erkennt das System wieder, unbekannte Muster lösen einen Alarm aus. Damit das System lernen kann, kritische Zustände zu erkennen, kooperiert Siemens mit dem IJKdijk-Konsortium. Dieser Zusammenschluss mehrerer Forschungsinstitute hat kürzlich 300 Sensoren in einen „IJKdijk” (Eichdeich) in der Nähe von Nieweschans an der deutsch-holländischen Grenze integriert, an dem künstlich Durchbrüche herbeigeführt wurden. Die Ergebnisse der Experimente am IJKdijk helfen, eine kritische Abweichung zu bestimmen, mit der sich eine automatische Frühwarnung auslösen lässt. „Die Analyse der kontinuierlichen Messungen am IJKdijk vor und während eines absichtlichen Deichbruchs hat gezeigt, dass Veränderungen der Messsignale schon Tage vorher zu beobachten waren”, berichtet Lang. „Durch diese Erkenntnisse sind wir nun in der Lage, solche frühzeitigen Veränderungen richtig zu interpretieren.”

Die Forscher können mit dem neuen Prognoseverfahren einen sich anbahnenden Deichbruch lange vor dem Bersten erkennen. „Es bleibt dann ausreichend Zeit, um gegenzusteuern”, sagt Lang – das heißt, um die Katastrophe nach Möglichkeit zu verhindern. Der so geeichte Rechner kann auch die bei Hochwasser entscheidende Frage recht zuverlässig beantworten: Wie lange wird der Damm die Wassermassen noch zurückhalten können? Dabei spielen auch Daten zum aktuellen Wetter eine große Rolle, die gleichzeitig mit den Messgrößen der eingegrabenen Sonden übermittelt werden. Wenn beispielsweise ein starker auflandiger Sturm die Wellen gegen das Bauwerk peitscht und Dauerregen den Boden aufweicht, ist die Schutzwirkung deutlich vermindert.

Doch es gibt immer noch viel zu tun. So wollen die Forscher die Vorwarnzeit verlängern und die Zuverlässigkeit der Vorhersagen verbessern. Das Ziel ist, das Geschehen für die folgenden drei Tage mit einer Genauigkeit von zwei Stunden vorhersehbar zu machen, erklärt Siemens-Forscher Lang. Er räumt allerdings ein, dass diese Genauigkeit schon wegen der recht unpräzisen Wetterprognosen kaum erreichbar sein wird. Und: Man braucht noch zuverlässigere Daten über das, was innerhalb des Deichs bei Hochwasser passiert. Die Sonden müssten genauer als bisher lokalisieren können, wo Wasser ins Bauwerk eintritt und wo das gefährliche „Piping” entsteht, bei dem der Deich beispielsweise über den Umweg durch tiefere, wasserdurchlässige Bodenschichten unterspült wird. Typische Notmaßnahmen dagegen sind das Verlegen von Abdeckfolie und das Aufstapeln von Sandsäcken. Die Forscher in München denken bereits einen Schritt weiter und versuchen die wichtige Frage zu beantworten, was passiert, wenn der Deich trotzdem brechen sollte. Man könne das „ realistisch einen halben Tag zuvor” prognostizieren, sagt Lang. Das reicht aus, um die Anwohner zu evakuieren und so zumindest Tote und Verletzte durch das Hochwasser zu vermeiden.

Horrende Versicherungskosten

Wie wichtig solche Maßnahmen sind, belegen Zahlen der Rückversicherungsgesellschaft Munich Re. Das Unternehmen hat in einer Studie aus dem Jahr 2009 festgestellt, dass Überschwemmungen neben Stürmen die häufigste Ursache für Elementarschäden sind. Allerdings ist der Anteil der versicherten Schäden bei Überschwemmungen üblicherweise gering. Wer in einem von Hochwasser bedrohten Gebiet wohnt, bekommt meist überhaupt keine Versicherung angeboten – und wenn doch, dann nur zu extrem hohen Beiträgen. Die meisten und höchsten Schäden durch Hochwasser betreffen allerdings unversicherte Infrastrukturbauten wie Straßen, Brücken und Kanalisationsanlagen.

Vor allem für die Öffentliche Hand dürfte es sich deshalb lohnen, wenn sich durch eine rasche Deich-Diagnose die Folgen von Hochwasser begrenzen lassen. Billig ist das freilich nicht: Die Kosten für die elektronische Aufrüstung und die nötige Datenverarbeitung schätzen die Experten bei Siemens auf etwa 20 Prozent der gesamten Kosten für das Errichten des Deichs. Und allein in Deutschland gibt es rund 1000 Kilometer Küstendeiche, dazu noch viel längere Deiche im Binnenland. Doch für Bernhard Lang überwiegt klar der Nutzen der neuen Überwachungstechnologie. Seiner Meinung nach sollte künftig jeder Krisenstab einen solchen Multitouch-Tisch haben, wie er in seinem Büro in München-Perlach steht. ■

Gerd Gregor Feth war bis 2010 Korrespondent der FAZ. Bilder von Dammbrüchen animierten ihn, nach einer Vorwarn-Technik zu suchen.

von Gerd Gregor Feth