In mehreren Städten in den USA – darunter auch in der Hauptstadt – sind die Stromnetze besonders anfällig für die Bedrohung durch das Weltraumwetter. Experten versuchen jedoch immer noch zu verstehen, warum das so ist.
Forscher des British Geological Survey (BGS) fanden heraus, dass bestimmte Regionen der USA einem höheren Risiko durch geomagnetische Stürme ausgesetzt sind. Diese entstehen, wenn die Sonne Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe (CMEs) ausspuckt.
Dabei handelt es sich um Ausbrüche von Gas und Magnetfeldern, die aus der Sonnenatmosphäre in den Weltraum gelangen.
Sie können geomagnetische Stürme verursachen, die potenziell die Infrastruktur sowohl in der Erdumlaufbahn als auch auf der Erdoberfläche beschädigen können – von Satelliten bis hin zu unterirdischen Pipelines.
Zwei der Städte, deren Stromnetze am anfälligsten für die Auswirkungen des Weltraumwetters sind, sind Washington DC und Milwaukee, so Dr. Lauren Orr vom BGS, die ihre Ergebnisse auf der Nationales Astronomietreffen an der Universität von Hull.
„Wir haben bestimmte Regionen in den USA (Gebiet um Washington D.C. und Milwaukee) identifiziert, die in unserem Netzwerk immer wieder als ‚stark verbunden‘ erscheinen. Daher handelt es sich möglicherweise um Regionen, die besonders anfällig für die Auswirkungen des Weltraumwetters sind und von einer weiteren Überwachung profitieren könnten“, sagte sie.
Dr. Orr fügte hinzu, es gebe „viele Gründe“, warum die Städte stärker durch geomagnetische Stürme gefährdet seien, darunter „die elektrische Leitfähigkeit des Bodens, die physische Konstruktion des Stromnetzes in diesen Gebieten oder die Lage der Polarlichtströme am Himmel.“
Sie gab jedoch zu bedenken, dass noch weitere Arbeiten erforderlich seien, um zu untersuchen, was diese Bereiche zu sogenannten „Superknoten“ im Netzwerk mache.
Schweres Weltraumwetter bereitet Wissenschaftlern weltweit zunehmend Sorgen. Man geht mittlerweile davon aus, dass sein Auftreten ebenso wahrscheinlich ist wie das einer Pandemie und die damit verbundenen Auswirkungen mit extremen Temperaturen oder Überschwemmungen vergleichbar sind.
Geomagnetisch induzierte Ströme (GICs) sind eine solche Gefahr, die Schäden an Stromleitungen und Transformatoren verursachen kann. In der Vergangenheit wurde von großflächigen Stromausfällen infolge von Transformatorschäden während geomagnetischer Stürme berichtet.
„Die Netzwerkwissenschaft ist heute ein gängiges Instrument, um die Belastbarkeit und Robustheit von Stromnetzen gegenüber sowohl vorsätzlichen Angriffen als auch gegenüber Angriffen durch zufällige Ausfälle oder Naturkatastrophen zu quantifizieren“, erklärte Dr. Orr.
Ein Netzwerk besteht aus Knoten und Kanten. Dabei kann es sich um alles Mögliche handeln, von über das Internet verbundenen Computern über Freunde auf Facebook bis hin zu über Kabel verbundenen Transformatoren.
„Nachdem wir mit der Netzwerkwissenschaft bereits große Erfolge bei der Entdeckung von Mustern im Elektrojet der Polarlichter erzielt haben, würden wir nun erneut die Bereiche Netzwerkwissenschaft und Weltraumwetter kombinieren, um die Netzwerkreaktion auf GICs zu erfassen“, sagte Dr. Orr.
„Indem wir bekannte Zuverlässigkeitsparameter auf das GIC-Netzwerk anwenden, können wir Bereiche oder Transformatoren mit hohem Risiko identifizieren.“
Dies sei wichtig, fügte sie hinzu, weil „diese Bereiche während eines geomagnetischen Sturms verändert werden könnten, um das Durchbrennen von Transformatoren zu verhindern und den Schaden am weiteren Stromnetz zu begrenzen.“
Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Professor Sandra Chapman von der University of Warwick und Dr. Ryan McGranaghan vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien durchgeführt.