In der Realität sind Bedrohungs- und Schadenslagen immer konkret. Wissenschaftliche Modelle, neue Methoden und technologische Lösungen müssen daher den realen Herausforderungen gerecht werden und das Zusammenwirken von Technik, Infrastruktur, Einsatzkräften und Bevölkerung in der Praxis erfassen. Auf Basis realitätsnaher Szenarien modelliert das Fraunhofer SIRIOS die wesentlichen Parameter komplexer Lagen, um Abläufe und Randbedingungen beherrschbar zu machen, sie auf unterschiedliche Ebenen zu skalieren und Vorgehensweisen mittelfristig auf weitere Anwendungsfälle übertragen zu können.

Die zwei initialen Szenarien sind:

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shutterstock/ bouybin

Ausfälle kritischer Infrastrukturen bei Naturkatastrophen

In den Nachmittagsstunden eines Sommertages entladen sich schwere Gewitter und Hagelschauer. Extreme lokale Niederschlagsmengen fluten in kürzester Zeit Keller, U-Bahnstationen und Straßenzüge sowie den tief gelegenen Knotenpunkt eines Umspannwerks für ein Verteilnetz mehrerer Stadtbezirke. Es kommt zum Stromausfall! Davon betroffen sind insgesamt ca. 700.000 Bürgerinnen und Bürger in verschiedenen Stadtteilen. Nach mehreren Stunden müssen schließlich Teile der Gasversorgung kontrolliert abgestellt werden und es kommt zu Unterbrechungen in der Wasser- und Abwasserversorgung aufgrund ausgefallener Pumpwerke. Eine Vielzahl weiterer Kaskaden folgt: von der Überlastung des zentralen Notrufs wegen überfluteter Keller, verletzter und eingeschlossener Personen und Verkehrsunfällen über den Ausfall des mittlerweile überlasteten Mobilfunknetzes bis hin zum Stillstand des Schienennahverkehrs und der Ansammlung schutzsuchender Fahrgäste an Bahnhöfen und Bushaltestellen.

Forschungsfragen für das Fraunhofer SIRIOS umfassen:

  • Welche neuen Warnmethoden und -systeme sind bei einem solchen Szenario am wirksamsten?
  • Kann die Ausbreitung eines punktuellen Schadens in einem Versorgungsnetz durch Simulationen präzise vorhergesagt und können besonders verwundbare Punkte im Netz identifiziert werden?
  • Wie kaskadieren Schäden von einem Netz in ein damit gekoppeltes Netz (z.B. Strom und Mobilfunk)?
  • Welche Segmentierungen eines Versorgungsnetzes (z.B. Stromnetz) ermöglichen im Störungsfall eine Abschaltung mit möglichst geringen Auswirkungen auf das Gesamtnetz?
  • Wie können Rettungswege, die Priorisierung von Rettungsoperationen sowie die Wahl der sichersten und effizientesten Rettungstaktik durch verknüpfte Simulationen an einzelnen Gebäuden (Building Information Modelling, BIM) oder auch auf Ebene von Stadtteilen (3D-Stadtmodelle) verbessert werden?
SIRIOS
istock/ Orbon Alija

Menschengemachte Schadenslagen bei Großveranstaltungen 

Ein Sommer-Wochenende in der Großstadt: Eine Vielzahl von Veranstaltungen und Demonstrationen mit insgesamt mehreren tausend Teilnehmenden finden an verschiedenen Stellen in der Stadt parallel statt. An einem zentralen Platz ist eine Bühne für Amateur-Bands mit einem Tanzbereich aufgebaut, dahinter Bierbänke, Getränkestände und Imbissbuden. Es herrscht reges Treiben unter den Besuchern der Veranstaltung. Ein paar Straßen weiter zieht ein Kulturverein mit mehreren Kapellen sternförmig zu einem weiteren Platz, um dort ein Konzert abzuhalten. Auf dem Bürgersteig stehen Schaulustige und klatschen, Familien mit Kindern winken den Musikern zu, andere begleiten sie auf ihrem Weg zum Konzert. Nach und nach trudeln immer mehr Menschen ein, die mit dem ÖPNV oder Fahrrad angefahren kommen. Sie stellen sich an die immer länger werdenden Schlangen vor den Einlasskontrollen der Veranstaltungsorte, lachen, rufen sich etwas zu oder unterhalten sich mit dem Sicherheitspersonal. Plötzlich ertönt der laute Knall einer Explosion!

Forschungsfragen für Fraunhofer SIRIOS umfassen:

  • Anschlag oder Unfall: Wie werden Gefährdungsmomente ad hoc ermittelt, analysiert und bewertet?
  • Können die gefährdeten Objekte bzw. Bereiche ausreichend simuliert werden?
  • Wie können Simulationen Veranstalter und Behörden bei der Genehmigung der Veranstaltung unterstützen?
  • Wie lassen sich die Folgen der Situation (Anzahl Verletzter, Fluchtverhalten, Panik etc.) im Vorwege simulieren?
  • Welche Schutzmaßnahmen sind zu treffen, wie greifen sie im Falle eines Anschlags, wie werden sie simuliert?
  • Wie kann bei Ad-hoc Lagen auf die Planungsdaten zurückgegriffen werden?
  • Wie erfolgt die Beherrschung der Situation im Ernstfall? Welche Mittel können in der Simulation den Einsatzleitkräften zur Verfügung gestellt werden?
  • Wie erfolgen die Alarmierung und Mobilmachung externer Kräfte (unter Berücksichtigung der Reaktionszeit)?
  • Inwieweit können Personendaten/Handydaten während der Veranstaltung genutzt werden, um Gefahrensituationen zu erkennen?