Um Regen genauer und zeitabhängig zu erfassen, als es derzeit durch die stationären Messstationen geschieht, hatten Wissenschaftler der Universität Hannover eine im Grunde einfach Idee: Autos könnten doch die fallende Regenmenge messen, und zwar über ihre Scheibenwischer.
Scheibenwischer machen die Sicht frei: Regnet es stark, wischen sie schnell, regnet es wenig, dann bewegen sie sich nur langsam. Genau dort setzt das Projekt "Rain Cars" an: Autos sollen mithilfe ihrer Scheibenwischer messen, wie viel Regen gefallen ist.
"Man kann natürlich nicht mit einem Auto sehr genau Regen messen an der Autoposition, sondern die Idee ist, viele Autos zu haben, viele ungenaue Messungen und dann im Endeffekt durch diese vielen ungenauen Messungen den Fehler rauszurechnen."
Das Prinzip, dass viele ungenaue Regenmesswerte besser sind, als wenige genaue von fest installierten Niederschlagsmessstationen leuchtet vielleicht nicht gleich ein. Daniel Fitzner vom Institut für Kartografie und Geowissenschaften in Hannover veranschaulicht es mit einem Beispiel:
"Wenn sich zwei Autos in entgegengesetzter Richtung begegnen und es zieht eine Regenfront in der Richtung von dem einen Auto über das Gebiet, also das Auto fährt mit dem Regen, dann könnte man sich vorstellen, dass wahrscheinlich weniger Regen auf die Windschutzscheibe kommt, als wenn es gegen diese Regenfront fährt. Und wenn sich jetzt diese beiden Autos begegnen, dann hat man einmal eine Unterschätzung von Regen und eine Überschätzung, und dann mittelt sich das raus."
Die Messautos brauchen GPS und einen Memory Stick, damit die Position, die Zeit, die Geschwindigkeit und die Wischfrequenz des Scheibenwischers aufgezeichnet werden. Das lässt sich recht leicht einrichten, die Krux liegt allerdings in der sogenannten WR-Relation. Es ist die Beziehung zwischen der Frequenz des Scheibenwischers abgekürzt W und der Regenintensität R. Mit der WR-Relation möchten die Wissenschaftler von der Bewegung des Scheibenwischers auf die fallende Regenmenge schließen. Aber das ist gar nicht so einfach: Fährt das Auto schnell, dann bekommt es auch mehr Regen ab als ein Auto, das langsamer fährt; wenn die Fahrbahn noch vom letzten Regen nass ist, dann gibt es insbesondere auf Autobahnen Spritzwasser, das man fälschlicherweise für Regen halten könnte. Außerdem sind Tunnel eine Fehlerquelle. Schließlich kann ein Auto im Tunnel keinen Regen messen.
In Hannover versucht man, der WR-Relation über zwei Wege auf die Schliche zu kommen: zum einen in Experimenten im Regenlabor und zum anderen mit Testautos, die normal am Straßenverkehr teilnehmen. Derzeit fahren zehn solcher Autos durch Hannover. Wenn es regnet, zeichnen sie die Wischerfrequenz in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf. Diese Werte setzen die Forscher dann in Beziehung zu den Messungen von fest installierten Regenstationen, allerdings muss das Auto sich dafür in der Nähe einer stationären Messeinrichtung befinden. Dazu Daniel Fitzner:
"Wir haben am Anfang das etwas unterschätzt, dass unser Referenzwert also der wahre Regen, den wir annehmen an der Autoposition, das der relativ ungenau ist.
Das heißt, wenn jetzt so ein Auto fünf Stunden Regen aufnimmt, kann es sein, dass wir davon 4 Stunden 50 Minuten wegwerfen müssen, weil es so weit von der Station entfernt ist, dass wir keinen genauen Referenzwert bekommen."
Mittlerweile gibt es aber auch Autos mit Fotosensoren, die den Scheibenwischer automatisch auf die Regenmenge einstellen; man könnte auch direkt mit diesen Sensoren arbeiten, statt die Frequenz des Scheibenwischers zu messen. Die Wissenschaftler verfolgen diese Idee nun zusammen mit Autoelektronikentwicklern von Volkswagen.
Ein erstes Ziel der Forschung sind Computersimulationen, die belegen sollen, dass wenn ein Prozent aller Autos so ausgestattet wäre, es dann bessere räumliche Regenmessungen geben würde als bisher. Die höhere Qualität von Niederschlagsdaten dient dabei nicht etwa meteorologischen Zwecken, wie Ehsan Rabiei vom Institut für Wasserwirtschaft der Universität Hannover erklärt:
"Diese Daten sind sehr nützlich: Man braucht zum Beispiel genauere Niederschlagsdaten, um besser den Zulauf eines Flusses einschätzen zu können. Je besser die Daten, desto besser die Abschätzung dafür, was passiert, wenn es weiter regnet."
Das Fernziel sind also genauere Vorhersagen von Überflutungen oder Erosionen, auch in Entwicklungsländern, denn dort gibt es weniger fest installierte Niederschlags-Messstationen als in Deutschland.
Erst nach den Computersimulationen wird es an die wirkliche Umsetzung gehen. Mögliche fahrende Messstationen wären dann zum Beispiel die Autos von Pendlern, denn sie sind viel unterwegs und recht gleichmäßig auf den Straßen verteilt.
Scheibenwischer machen die Sicht frei: Regnet es stark, wischen sie schnell, regnet es wenig, dann bewegen sie sich nur langsam. Genau dort setzt das Projekt "Rain Cars" an: Autos sollen mithilfe ihrer Scheibenwischer messen, wie viel Regen gefallen ist.
"Man kann natürlich nicht mit einem Auto sehr genau Regen messen an der Autoposition, sondern die Idee ist, viele Autos zu haben, viele ungenaue Messungen und dann im Endeffekt durch diese vielen ungenauen Messungen den Fehler rauszurechnen."
Das Prinzip, dass viele ungenaue Regenmesswerte besser sind, als wenige genaue von fest installierten Niederschlagsmessstationen leuchtet vielleicht nicht gleich ein. Daniel Fitzner vom Institut für Kartografie und Geowissenschaften in Hannover veranschaulicht es mit einem Beispiel:
"Wenn sich zwei Autos in entgegengesetzter Richtung begegnen und es zieht eine Regenfront in der Richtung von dem einen Auto über das Gebiet, also das Auto fährt mit dem Regen, dann könnte man sich vorstellen, dass wahrscheinlich weniger Regen auf die Windschutzscheibe kommt, als wenn es gegen diese Regenfront fährt. Und wenn sich jetzt diese beiden Autos begegnen, dann hat man einmal eine Unterschätzung von Regen und eine Überschätzung, und dann mittelt sich das raus."
Die Messautos brauchen GPS und einen Memory Stick, damit die Position, die Zeit, die Geschwindigkeit und die Wischfrequenz des Scheibenwischers aufgezeichnet werden. Das lässt sich recht leicht einrichten, die Krux liegt allerdings in der sogenannten WR-Relation. Es ist die Beziehung zwischen der Frequenz des Scheibenwischers abgekürzt W und der Regenintensität R. Mit der WR-Relation möchten die Wissenschaftler von der Bewegung des Scheibenwischers auf die fallende Regenmenge schließen. Aber das ist gar nicht so einfach: Fährt das Auto schnell, dann bekommt es auch mehr Regen ab als ein Auto, das langsamer fährt; wenn die Fahrbahn noch vom letzten Regen nass ist, dann gibt es insbesondere auf Autobahnen Spritzwasser, das man fälschlicherweise für Regen halten könnte. Außerdem sind Tunnel eine Fehlerquelle. Schließlich kann ein Auto im Tunnel keinen Regen messen.
In Hannover versucht man, der WR-Relation über zwei Wege auf die Schliche zu kommen: zum einen in Experimenten im Regenlabor und zum anderen mit Testautos, die normal am Straßenverkehr teilnehmen. Derzeit fahren zehn solcher Autos durch Hannover. Wenn es regnet, zeichnen sie die Wischerfrequenz in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf. Diese Werte setzen die Forscher dann in Beziehung zu den Messungen von fest installierten Regenstationen, allerdings muss das Auto sich dafür in der Nähe einer stationären Messeinrichtung befinden. Dazu Daniel Fitzner:
"Wir haben am Anfang das etwas unterschätzt, dass unser Referenzwert also der wahre Regen, den wir annehmen an der Autoposition, das der relativ ungenau ist.
Das heißt, wenn jetzt so ein Auto fünf Stunden Regen aufnimmt, kann es sein, dass wir davon 4 Stunden 50 Minuten wegwerfen müssen, weil es so weit von der Station entfernt ist, dass wir keinen genauen Referenzwert bekommen."
Mittlerweile gibt es aber auch Autos mit Fotosensoren, die den Scheibenwischer automatisch auf die Regenmenge einstellen; man könnte auch direkt mit diesen Sensoren arbeiten, statt die Frequenz des Scheibenwischers zu messen. Die Wissenschaftler verfolgen diese Idee nun zusammen mit Autoelektronikentwicklern von Volkswagen.
Ein erstes Ziel der Forschung sind Computersimulationen, die belegen sollen, dass wenn ein Prozent aller Autos so ausgestattet wäre, es dann bessere räumliche Regenmessungen geben würde als bisher. Die höhere Qualität von Niederschlagsdaten dient dabei nicht etwa meteorologischen Zwecken, wie Ehsan Rabiei vom Institut für Wasserwirtschaft der Universität Hannover erklärt:
"Diese Daten sind sehr nützlich: Man braucht zum Beispiel genauere Niederschlagsdaten, um besser den Zulauf eines Flusses einschätzen zu können. Je besser die Daten, desto besser die Abschätzung dafür, was passiert, wenn es weiter regnet."
Das Fernziel sind also genauere Vorhersagen von Überflutungen oder Erosionen, auch in Entwicklungsländern, denn dort gibt es weniger fest installierte Niederschlags-Messstationen als in Deutschland.
Erst nach den Computersimulationen wird es an die wirkliche Umsetzung gehen. Mögliche fahrende Messstationen wären dann zum Beispiel die Autos von Pendlern, denn sie sind viel unterwegs und recht gleichmäßig auf den Straßen verteilt.