idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
12/05/2024 09:00

Mehr Sicherheit unter freiem Himmel: TU Graz evaluiert Blitzrisiko in Echtzeit

Philipp Jarke Kommunikation und Marketing
Technische Universität Graz

    Flughafenvorfelder, Großbaustellen oder Freiluftveranstaltungen sind Blitzen meist schutzlos ausgeliefert. Um die Sicherheit zu erhöhen und Stehzeiten zu verringern, entwickeln Elektrotechniker der TU Graz ein Prognosesystem.

    Gewitter und Arbeiten unter freiem Himmel vertragen sich nicht. Da nicht vorhersagbar ist, wann und wo die nächste Blitzentladung einschlägt, kommt es bei Gewittergefahr in Arbeitsbereichen mit hoher Exposition, etwa auf dem Vorfeld eines Flughafens, aus Sicherheitsgründen zur Einstellung aller Aktivitäten, dem sogenannten Shutdown. Diese erzwungenen Betriebspausen können von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden dauern und hohe Folgekosten nach sich ziehen. Solche Stehzeiten will ein Team des Instituts für Hochspannungstechnik und Systemmanagement der TU Graz reduzieren. Im Projekt RTLRA (Real Time Lightning Risk Assessment) entwickeln die Forschenden ein System, um das lokale Risiko von Blitzen, welche die Erdoberfläche erreichen, in Echtzeit zu evaluieren. Ziel ist es, die Sicherheit von Personen und Infrastruktur zu verbessern, die Effizienz des Betriebs während Gewittern zu optimieren und Meterolog*innen bei der Risikoabschätzung zu unterstützen. Gefördert hat das Projekt die Forschungsförderungsgesellschaft FFG.

    Elektrische Feldmühlen am Flughafen Graz

    Kern von RTLRA ist die Installation eines Netzwerks von sechs elektrischen Feldmühlen (FM) im Umkreis von zehn Kilometern um den Flughafen Graz, der durch die dort hohe Gewitterfrequenz und Blitzdichte ein sehr geeigneter Standort für Messungen ist. Feldmühlen messen die elektrostatische Feldstärke in ihrem direkten Umkreis, die sich durch die Ansammlung von Ladungen in Gewitterwolken verändert. Die Daten dieser Feldstärkemessungen kombinieren die Forschenden in Echtzeit mit Daten des österreichischen Blitzortungssystems ALDIS (Austrian Lightning Detection and Information System) der OVE GmbH und Wetterradardaten der Austro Control GmbH.

    Durch die Analyse und Kombination der gesammelten Datenpunkte konnte das Forschungsteam Parameter zur Vorhersage von Blitzen aus Gewitterzellen entwickeln, die sich dem Flughafen nähern. Die Ergebnisse zeigten, dass das System in der Lage ist, in über 75 % der Fälle den Zeitpunkt der ersten Blitzentladung im Flughafenbereich erfolgreich vorherzusagen. Als erfolgreich gilt eine Vorhersage dann, wenn sie zwei bis 30 Minuten vor der ersten Blitzentladung, die den Boden erreicht, den Shutdown anordnet. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in einem automatisierten Auswertealgorithmus zusammengeführt, um Kurzzeitprognosen für Gewitter und Blitze für den Flughafenbetrieb zu erhalten und so präzisier warnen und entwarnen zu können.

    Machine Learning: Detektion von Blitzentladungen in Wetterradardaten

    Zusätzlich zu den traditionellen Methoden der Gewittervorhersage kam auch Machine Learning zum Einsatz. Ein künstliches neuronales Netz wurde mit Wetterradarbildern und Blitzortungsdaten trainiert, um eine Vorklassifizierung von Wetterradardaten in Bezug auf die Blitzaktivität zu ermöglichen. Dieses System konnte mit einer über 85-prozentigen Trefferquote bestimmen, ob im betrachteten Zeitraum im Untersuchungsgebiet Blitzentladungen auftreten werden. Die im Projekt entwickelten Methoden und Technologien könnten zukünftig auch in anderen Bereichen mit hoher Gewitterexposition, wie beispielsweise bei Freiluftveranstaltungen, Großbaustellen oder kritischer Infrastruktur, zum Einsatz kommen.

    „Im Projekt RTLRA ist es uns gelungen, die Vorhersage von ersten Blitzentladungen zu ermöglichen“, sagt Stephan Pack vom Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement, der das Projekt gemeinsam mit Lukas Schwalt, Sebastian Schatz und Julia Maier umgesetzt hat. „Dass wir die erste Blitzentladung in rund 75 % der untersuchten Gewitter erfolgreich vorhersagen konnten, ist ein wichtiger Schritt für mehr Sicherheit bei Arbeiten unter freiem Himmel. Wir sind überzeugt, dass mit weiterer Forschung und mehr Daten noch einige Verbesserungen möglich sind und damit in Zukunft wetterbedingte Stehzeiten deutlich reduziert werden können. Finale Ergebnisse erwarten wir mit dem Abschluss der Dissertation von Sebastian Schatz.“


    Contact for scientific information:

    Stephan PACK
    Ao.Univ.-Prof.i.R. Dipl.-Ing. Dr.techn.
    TU Graz | Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement
    Tel.: +43 316 873 7416
    pack@tugraz.at

    Sebastian SCHATZ
    Dipl.-Ing. BSc
    TU Graz | Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement
    Tel.: +43 316 873 7406
    sebastian.schatz@tugraz.at


    Images

    Blitzentladung im Bereich des Flughafens Graz, aufgezeichnet am 29.07.2023 durch das RTLRA-Forschungsteam.
    Blitzentladung im Bereich des Flughafens Graz, aufgezeichnet am 29.07.2023 durch das RTLRA-Forschung ...

    RTLRA 2024 - TU Graz

    Installierte Feldmühle im Norden des Flughafengeländes des Flughafen Graz.
    Installierte Feldmühle im Norden des Flughafengeländes des Flughafen Graz.

    RTLRA 2024 - TU Graz


    Criteria of this press release:
    Journalists, all interested persons
    Electrical engineering, Oceanology / climate
    transregional, national
    Research results
    German


     

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).