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Sage mir, wann der Regen kommt

Westafrika kämpft mit verspäteten Niederschlägen. Die Ernten sind bedroht. Deutsche Wissenschaftler helfen mit einem Vorhersagesystem auf Mobilfunk-Basis – denn Handys gibt es überall.

Von Frank Odenthal

Im ländlichen Burkina Faso errichten die Kooperationspartner eine Messstation

Im ländlichen Burkina Faso errichten die Kooperationspartner eine Messstation

Moussa Waongo kennt diese Unsicherheit seit seiner Jugend. Er weiß noch genau, wie es sich anfühlte, wenn er spät dran war. Wenn seine Setzlinge, Mais und Sorghum, längst hätten gepflanzt sein müssen, die Regenzeit in Burkina Faso aber noch nicht eingesetzt hatte. Dieser ewige Zwiespalt: Wenn er zu früh pflanzte, riskierte er, die Setzlinge zu verlieren. Pflanzte er zu spät, würde die Reifephase zu kurz.

Wann? Wann kommt der Regen?

Waongo wusste es nicht, seine Nachbarn wussten es nicht, und Millionen afrikanischer Bauern wissen es nicht – bis heute. "In den letzten 20 Jahren hat sich der Beginn des Regens im Schnitt um drei Wochen verschoben" , sagt Waongo. Damals, als junger Mann, beschloss er, etwas gegen das Unwissen zu tun.

Er wurde Forscher. Ein Wetter- und Klimaspezialist. Seine Suche nach verlässlichem Regen führte ihn in die Alpen und wieder zurück. Und er fand in Deutschland: eine neue Technik, die seinen einstigen Nachbarn und den Millionen Bauern künftig den ewigen Zwiespalt ersparen könnte.

Klimawandel trifft die Schächsten zuerst

Der Klimawandel, so heißt es, werde zuerst die Schwächsten treffen. Südlich der Sahara sind das vor allem die Kleinbauern. Deren Erträge reichen bestenfalls, sich selbst und die Familie zu ernähren. Fällt die Ernte aus, stehen die Familien vor dem Nichts. "Ich war der Erste in unserem Dorf, der beschloss, der Sache auf den Grund zu gehen" , sagt Waongo. Vor sieben Jahren, er hatte sein Studium in Burkina Faso abgeschlossen, erfuhr er von einem Promotionsstipendium für talentierte Forscher in Deutschland. Er bewarb sich bei Harald Kunstmann in Garmisch-Partenkirchen.

Kunstmann ist stellvertretender Leiter des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung. In Garmisch, mit Blick auf die schroffe Alpenkulisse des Wettersteingebirges, hat sein Team eine revolutionäre Methode zur Regenmessung entwickelt. Der Schlüssel ist das Handynetz.

Kunstmanns Innovation beruht auf einem physikalischen Phänomen, das schon in den 40er Jahren bei der Nachrichtentechnik, später auch bei der Radarforschung entdeckt wurde: Regentropfen dämpfen Mobilfunksignale. Zwar muss es schon aus Kübeln schütten, um ein Handytelefonat zu unterbrechen. Doch die Schwächung der Signalstärke lässt sich schon bei kleinen Schauern präzise beziffern.

Und so können Kunstmann und sein Team die Niederschlagsmenge ausrechnen, die zwischen zwei Sendemasten niedergeht. Alles, was sie dazu brauchen, sind Daten der Sende- und Empfangsleistung von Mobilfunkanbietern.

Regen mit dem Mobilfunknetz messen

Im September 2016 konnten die Wissenschaftler in Deutschland bereits 3300 Masten für ihre Forschung nutzen. Das Team hofft auf eine bundesweite Abdeckung noch in diesem Jahr. Schon zu Beginn des Projekts stimmten die Messungen mittels Funknetz zu über 80 Prozent mit den Werten der konventionellen Regenmessung überein. Und die ist in Deutschland perfekt organisiert: Etwa 2000 Regenmesstöpfe sind laut Deutschem Wetterdienst von der Nordsee bis zur Zugspitze verteilt, knapp die Hälfte davon funktioniert vollautomatisch. Hinzu kommen 17 Regenradargeräte. "In Deutschland ist unsere Methode allenfalls eine Ergänzung", sagt Kunstmann, "aber etwa in Bergregionen oder in Städten könnte sie auch hier sinnvoll sein."

Denn mit den Regentöpfen sind nur punktuelle Messungen möglich, und ein Radar sieht Regenzellen in großer Höhe, sagt aber nicht, welche Regenmenge auf dem Acker ankommt. "Mit Mobilfunksignalen" , erklärt Kunstmann, "können wir Regen über große Entfernungen entlang bodennaher Strecken messen." Ob Sprühregen oder Wolkenbruch – die Größe der Tropfen hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Vorhersage. Nur Schneeflocken lassen sich nicht erfassen. Verglichen mit den in Europa üblichen Instrumenten mutet die Regenmessung in Burkina Faso bisher vorsintflutlich an: ein einziges Regenradar am internationalen Flughafen von Ouagadougou; 140 Regenmesstöpfe, ganze zehn davon übermitteln ihre Daten automatisch. Die übrigen Messwerte speichert man noch in Aktenordnern.

Vergleichbar rückständig ist die gesamte Infrastruktur in Westafrika und südlich der Sahara. Befestigte Straßen finden sich bestenfalls in den Innenstädten und zwischen den Metropolen. Die meisten Bauern sind von der Stromversorgung ausgeschlossen und haben keinen direkten Zugang zu sauberem Trinkwasser. Für sie ist das Radio die wichtigste Verbindung zur Außenwelt. Und das Mobiltelefon. Von den etwa 18 Millionen Einwohnern Burkina Fasos nutzten bereits 2015 fast 15 Millionen ein Handy, Tendenz steigend.

Afrikas Mobilfunknetz weit verbreitet

93 Prozent der Fläche Afrikas wird vom Mobilfunknetz abgedeckt, auch in Burkina Faso.

Hier liegt für die Forscher aus den Alpen der Reiz ihres Projekts – und eine Chance für diesen riesigen Kontinent. "Der große Vorteil unserer Methode ist, dass keine zusätzlichen Geräte installiert werden müssen", sagt Harald Kunstmann. Und auch die Instandhaltung bereite keine Probleme, denn die werde ohnehin von den Anbietern erledigt, ein störungsfreier Betrieb liege ja in deren eigenem Interesse.

Im Sommer 2012, die Regenzeit in Burkina Faso hatte schon Wochen zuvor eingesetzt, griff eine Forschergruppe der Universität Ouagadougou die neue Methode auf und startete einen ersten Feldversuch – mit Erfolg: Die Wissenschaftler konnten über 95 Prozent der Regenfälle messen, die eine zum Vergleich durchgeführte Regentopfmessung ergab. Doch erst eine länderübergreifende Vernetzung ermöglicht es, aus den vielen lokalen Messungen eine Vorhersage zu entwickeln: Die Bauern in Burkina Faso müssen wissen, wann die südlichen Nachbarn – Ghana, Togo, Elfenbeinküste – die einsetzende Regenzeit melden.

Um die überlebenswichtige Regenmessung auf ganz Westafrika auszuweiten, ist entscheidend, die Provider zur Kooperation mit den meteorologischen Diensten und den Forschungsinstituten der Region zu bewegen. Einen direkten Mehrwert für die Unternehmen gibt es nicht. Aber auch keinen nennenswerten Mehraufwand.

Bevölkerung auf Klimawandel vorbereiten

In Burkina Faso stoßen die Forscher auf offene Ohren. Neben Telecel Faso, das 450 Sendemasten betreibt, haben sie sich jüngst mit Telmob, dem größten Mobilfunkbetreiber des Landes, auf ein Kooperationsabkommens verständigt.

Kunstmanns Projekt ist Teil einer Initiative namens WASCAL (West African Science Service Center on Climate Change and Adapted Land Use), die von zehn westafrikanischen Staaten sowie dem Bundesforschungsministerium auf den Weg gebracht wurde. Ziel ist, die Bevölkerung möglichst umfassend und praxistauglich auf den Klimawandel vorzubereiten. Dafür sollen Klimakompetenzzentren in Westafrika aufgebaut und afrikanische Wissenschaftler an deutschen Instituten ausgebildet werden.

Über diese Brücke zwischen den Kontinenten ging auch Moussa Waongo.

In das Projekt investieren auch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Energiestiftung Baden-Württemberg und die Helmholtz-Gemeinschaft. Teile der Förderung laufen demnächst aus, doch Kunstmann ist optimistisch, neue Mittel bewilligt zu bekommen. "Die Frage, wie wir uns an den Klimawandel anpassen können, ist von so großer gesellschaftlicher Bedeutung, dass wir für den wichtigsten Wirtschaftszweig Afrikas, die Landwirtschaft, alle technischen Möglichkeiten nutzen sollten. Unser Projekt zeigt, dass das auch ohne teure Investitionen möglich ist." Moussa Waongo sät und erntet längst nicht mehr selbst. Er wurde zum Chef der Agrarklimatologie beim nationalen Wetterdienst ernannt. Doch wichtiger als Karriere sei etwas anderes, sagt er: "In Zukunft werden wir bessere Regenvorhersagen haben, und unsere Bauern werden hoffentlich wieder sichere Ernten einfahren. Dazu möchte ich beitragen."


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