Im Rahmen des MeteoSchweiz-Projektes EMER-Met-Lifecycle werden die 15 Jahre alten Radar-Windprofiler und Mikrowellen-Radiometer der drei EMER-Met-Stationen Payerne, Grenchen und Schaffhausen durch neue Geräte ersetzt, um diese auf den neuesten technischen Stand zu bringen. Wir nehmen Sie mit auf einen Augenschein zum Standort Grenchen
Noch zwei Millimeter nach rechts, ja genau, und jetzt noch ein kleines bisschen Richtung Plattform, ja noch ein Stückchen, und jetzt runter! Perfekt! Und schon befindet sich die neue Messkabine des EMER-Met-Standortes Grenchen an ihrem Platz. Diese Szene beschreibt zwar einen Schlüsselmoment des Projektes EMER-Met-Lifecycle in Grenchen, ist jedoch nur ein kleiner Schritt auf dem Weg, um den mittlerweile 15 Jahre alten Radar-Windprofiler und seine dazugehörige Messkabine auf dem Flughafenareal Grenchen im Kanton Solothurn auszutauschen.
MeteoSchweiz betreibt das Windanalyse- und Vorhersagesystem «EMER-Met» für nukleare Unfälle in der Schweiz und im grenznahen Ausland. Das «EMER-Met», welches für «Emergency Meteorology», oder auf Deutsch «Notfall-Meteorologie» steht, wurde in Zusammenarbeit von MeteoSchweiz, dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz (BABS) und dem Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) im Jahre 2008 realisiert und 2009 in Betrieb genommen. Mit den drei Fernerkundungsstationen im Schweizer Mittelland - Payerne, Grenchen und Schaffhausen - deckt das Messnetz alle vier Standorte der Schweizer Kernkraftwerke ab. Das Messnetz «EMER-Met» liefert wichtige Grundlagen für den Notfallschutz der schweiz.
Wie sieht eine solche «Notfall-Meteorologie»-Station aus? Jede Messstation ist mit drei Fernerkundungsgeräten ausgerüstet: mit einem Mikrowellen-Radiometer, einem Doppler-Windlidar und einem Radar-Windprofiler. Mit diesen Geräten werden kontinuierlich Wind, Temperatur und Feuchte zwischen dem Boden und ca. 5000 m über Grund gemessen. Diese Messungen sind sehr wichtig, da die vertikale Struktur der Atmosphäre und die Höhenwinde die Ausbreitung von Schadstoffen bestimmen.
Die gemessenen Fernerkundungsdaten werden zur Initialisierung des Wettervorhersagemodells benutzt: Wind, Temperatur und Feuchte werden im Modell so angepasst, dass sie mit den Messungen übereinstimmen. Damit werden der Anfangszustand sowie die Prognose signifikant verbessert.
Im Falle eines nuklearen, chemischen oder biologischen Unfalles kombiniert das Ausbreitungsmodell die Eigenschaften des Ereignisses (Art und Menge des Schadstoffes und Zeit, Dauer und Ort des Austrittes) mit den Winddaten des Wettervorhersagemodelles. So kann die Ausbreitung in Raum und Zeit prognostiziert werden. Die Daten werden an die zuständigen Behörden übermittelt, wo sie eine wichtige Rolle bei der Krisenbewältigung spielen.
Die mittlerweile 15 Jahre alten Radar-Windprofiler und Mikrowellen-Radiometer der drei EMER-Met-Stationen Payerne, Grenchen und Schaffhausen werden nach und nach mit Geräten auf dem neuesten technischen Stand ersetzt. Im Frühjahr 2023 war der Standort Grenchen an der Reihe, an welchem der Mikrowellen-Radiometer bereits ausgetauscht wurde, und dann noch der Austausch des Radar-Windprofilers und der dazugehörigen Messkabine anstand.
Begonnen hatte dieser Austausch bereits 2022, als die neue Messkabine nach MeteoSchweiz-Spezifikationen in Payerne angeliefert wurde, um anschliessend vor Ort mit der Elektroinstallation ausgerüstet zu werden. Anschliessend wurde einige Monate später die Werksabnahmeprüfung des neuen Radar-Windprofilers in den Räumlichkeiten des Herstellers Degreane Horizon in Cuers durchgeführt. Während dieses zweitägigen Tests wurde der Windprofiler in Betrieb genommen und es wurde ausgiebig getestet, ob dieser den Anforderungen von MeteoSchweiz standhält.
Die Anforderungen an die Datenverfügbarkeit der auf der EMER-Met-Station installierten Messgeräte beträgt 96%, ermittelt über einen Zeitraum von 90 Tagen. Dies entspricht einer maximalen Ausfallzeit von 3,6 Tagen während drei Monaten. Um sicherzustellen, dass die Datenverfügbarkeit während des Austausches gewährleistet bleibt, wurde im Frühjahr 2023 ein mobiler Radar-Windprofiler aufgebaut (siehe Abbildung 1).
Der mobile Radar-Windprofiler wurde erfolgreich installiert und daraufhin während zwei Wochen betrieben, um sicherzustellen, dass alles wie gewünscht funktioniert. Anschliessend konnte mit dem Abbau der alten Messkabine begonnen werden. Dabei galt es zu berücksichtigen, dass der Mikrowellen-Radiometer über die Messkabine mit Spannung versorgt wird und sich dessen Messcomputer ebenfalls in der Kabine befand.
Nachdem sämtliche Elektronik aus der Kabine entfernt und die Kabine vom Strom getrennt wurde (siehe Abbildung 2), kam der grosse Tag, an dem die alte gegen die neue Messkabine ausgetauscht wurde. Ein Transportunternehmen lud die neue Kabine in Payerne auf und transportierte sie nach Grenchen, wo zuerst die alte Kabine entfernt und anschliessend die neue präzise auf dem Säulenfundament platziert wurde (siehe Abbildung 3).
Die alten Radar-Antennen wurden anschliessend abgebaut und nach Payerne spediert. Die neuen Antennenmodule wurden direkt vom Hersteller nach Grenchen transportiert, mittels Gabelstapler vom Sattelschlepper bis zum Windprofiler gebracht (siehe 4) und anschliessend auf dem Fundament platziert.
Anschliessend an die erfolgreiche Installation der neuen Messkabine, konnte diese mit einem Elektronikrack ausgestattet und ans Stromnetz angeschlossen werden. Auch der provisorisch verlegte Messcomputer des Radiometers und das Modem für die Datenübertragung fanden wieder ihren Platz in der neuen Kabine. Für die saubere Verlegung der Hochfrequenzkabel, die von jedem der fünf Antennenelementen in die neue Messkabine führen, wurde zudem ein metallischer Kabelkanal zwischen dem Fundament des Windprofilers und der Messkabine installiert.
Mit dem Einrichten und Anschliessen der Messkabine und der Installation der fünf neuen Antennenmodule waren nun sämtliche Vorarbeiten abgeschlossen, um in der Woche vom 26.-30. Juni die Standortabnahmeprüfung (Site Acceptance Test, SAT) in Angriff zu nehmen. Bei diesem Test wird im Beisein des Herstellers die Elektronik installiert und angeschlossen, die Hochfrequenzkabel verlegt, die Antennenmodule ausgerichtet und anschliessend der neue Radar Windprofiler in Betrieb genommen. Während des Tests des neuen Windprofilers, musste der mobile Windprofiler ausgeschaltet werden, da beide Geräte mit derselben Frequenz von 1290 MHz arbeiten, was zu Interferenzen führen würde.
Mittlerweile wurde auch der neue Radiometer in Schaffhausen installiert. Der Austausch des Radar-Windprofilers soll ebenfalls noch dieses Jahr erfolgen.