Gesundheit: Früherkennung von Waldbränden: Die Wächter verlassen die Feuertürme

30 Grad im Schatten, wochenlang keine Niederschläge: Die Ferienmonate Juli und August bringen vor allem die Brandenburger Forstbeamten und Feuerwehrleute ins Schwitzen. Im vergangenen Jahr rückten sie 397 Mal aus, um Waldbrände zu löschen. 121 Hektar Baumbestand wurden ein Opfer der Flammen, davon der Löwenanteil im Hochsommer. Gäbe es nicht die zahlreichen Feuertürme im Lande, lägen die Verluste um ein Vielfaches höher.

Doch die Tage der klobigen Betonpfeiler, die die Wipfel der Bäume weit überragen, sind gezählt. Im Laufe der kommenden Jahre soll ein weltweit einmaliges System zur automatischen Früherkennung von Waldbränden die 133 altersschwachen Türme ersetzen. Das Herzstück des neuen Überwachungsnetzes bilden CCD-Kameras, die erst vor wenigen Jahren für die astronomische Himmelsbeobachtung entwickelt wurden.

Brandenburg ist aufgrund seiner Vegetation und der regenarmen Sommer bundesweit das Land mit der höchsten Waldbrandgefährdung. Auf rund 1,1 Millionen Hektar vornehmlich sandiger Böden dominiert die Kiefer, deren Harze im Brandfall zusätzliches Öl ins Feuer gießen. Auch Fichte oder Lärche brennen wie Zunder.

Ab Waldbrandstufe eins hocken deshalb auf den Feuertürmen zwei bis drei Wächter, um die umliegenden Waldgebiete zu beobachten, bei Tag und Nacht, bei Wind und Wetter. Die Türme stehen in Sichtweite voneinander, doch nach über dreißig Jahren sind viele von ihnen baufällig. Eine andere Lösung muss her.

In einer Versuchsanlage wurden im Oktober des vergangenen Jahres drei CCD-Kameras über einem Waldstück bei Peitz in der Nähe von Cottbus installiert. "Sie haben bis heute alle auftretenden Brände erfasst", bestätigte Helmut Jahn vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln, der die CCD-Technik für irdische Anwendungen weiterentwickelt.

Sensibel für Lichtreize

Die CCD-Kameras benutzen so genannte ladungsgekoppelte Bauelemente ("charge-coupled device"). Das sind Halbleiterbauteile, die sehr sensibel auf sichtbares Licht und infrarote Wärmestrahlung reagieren. Sie wandeln die Lichtreize in elektrische Impulse um, die sich magnetisch speichern und weiter verarbeiten lassen. Ein leistungsstarker Computer kann daraus Bilder zusammensetzen und Daten über die Lage und Ausbreitung des Brandherdes generieren. In der Astronomie werden CCD-Detektoren seit Mitte der 90-er Jahre eingesetzt, um extrem lichtschwache Objekte im All nachzuweisen.

Ein Ring aus hundert Augen

Das neue Überwachungssystem, das von der Europäischen Union gefördert wird, besteht aus einem flächendeckenden Netz von rund 100 CCD-Kameras, die in 30 Metern Höhe auf einfachen Stahlmasten oder auf den Mobilfunkmasten im Land befestigt werden. In alle Richtungen schwenkbar, registrieren sie Rauchwolken ab zehn Metern Durchmesser bis zu einer Entfernung von zehn Kilometern. Alle 15 Sekunden schießt die Kamera ein Bild. Die Daten gehen von der Aufnahmematrix an einen CCD-Wandler, der die Signale über Datenleitungen an einen Rechner weitergibt. Alle zehn Minuten dreht sich die Aufnahmeplattform einmal um die eigene Achse und erfasst so ein lückenloses Rundum-Panorama.

Bei Rauchverdacht sendet der Rechner Bilder mit Uhrzeit und Position an die Forstdienststelle, die dann Alarm auslöst und die zuständige Feuerwehr anfordert. In der Überwachungszentrale sitzen geschulte Experten, die beispielsweise die großen Staubwolken der Mähdrescher bei der Getreideernte von Brandrauch unterscheiden können. Im Unterschied zu anderen Frühwarnsystemen war die Zahl der Fehlalarme in der Peitzer Versuchsanlage niedrig. Tatsächliche Brände wurden vom System schneller als durch das menschliche Auge erkannt. Lange bevor der Rauch über die Wipfel der Bäume aufsteigt, also sichtbar wird, bildet sich am Boden ein heißer Brandherd, dessen Wärmestrahlung selbst durch dichtes Laubwerk hindurch erfasst werden kann.

Die Überwachungsplattformen, bestehend aus Kamera und Rechner, kosten pro Stück rund 150 000 Mark. Auch Sachsen, Sachsen-Anhalt und Mecklenburg-Vorpommern wollen die neue Technik installieren. Polen und Niedersachsen haben Interesse angemeldet. Denkbar wäre es auch, die CCD-Kameras auf schwebenden Plattformen, etwa auf kleinen Luftschiffen, aufzubauen.

Auch die Brandüberwachung für ausgedehnte Waldgebiete wie in Nordamerika, Skandinavien, dem Amazonas oder in Sibirien macht Fortschritte. So arbeiten Wissenschaftler des DLR und der amerikanischen Weltraumbehörde Nasa an satellitengestützten Systemen zur Fernüberwachung aus dem Weltraum. In 36 000 Kilometern Höhe soll der Feuerdetektor Bird ("Bi-spectral InfraRed Detection") durch die Wolken hindurch große Waldflächen und Industrieanlagen auf Brände hin kontrollieren. Bird reagiert auf Wärmestrahlung in zwei verschiedenen Frequenzbändern und kann die Erdoberfläche auf 300 Meter genau kartieren. Allerdings muss der Sensor auf knapp minus 200 Grad Celsius, also auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff, gekühlt werden.

Der intelligente Infrarot-Sensor Focus, vom DLR und Carl Zeiss entwickelt, soll künftigen Raumstationen als Auge für heiße Quellen auf unserem Planeten dienen, etwa Brandherde oder Zonen mit vulkanischer Aktivität. Focus wird die Wärmestrahlung und das von den heißen Quellen ausgesandte sichtbare Licht erfassen und zusammen auswerten. Sowohl die Europäische Raumfahrtagentur Esa als auch die Nasa wollen einen Prototypen von Focus zur neuen Internationalen Raumstation ins All schicken, um ihn dort zu testen. Start für dieses Projekt könnte 2003 sein, wenn die ersten Komponenten der Raumstation im Weltraum montiert sein werden.

Zudem planen die Europäische Kommission, die Esa, das DLR und ein Konsortium interessierter Firmen das neue Überwachungsnetz Fuego. Damit sollen beispielsweise Waldbrände in Südeuropa innerhalb von 15 Minuten lokalisiert werden, eben rechtzeitig, bevor sich die Brände flächenhaft ausdehnen, wie immer wieder aus Spanien oder Griechenland gemeldet wird. Das kontrollierte Terrain erstreckt sich über rund 30 Millionen Hektar. Die Brandherde lassen sich bis auf 70 Meter genau bestimmen. Insgesamt sollen 12 Überwachungssatelliten für ein stabiles Brandbeobachtungsnetz sorgen.

Heiko Schwarzburger