WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF Link zu SLF Hauptseite Link zu WSL Hauptseite
 

Modellierung

Was ist ein Modell?

Ein Ziel wissenschaftlicher Forschung ist, Ereignisse oder Verhaltensmuster anhand von Beobachtungen aus der Vergangenheit zu erklären, zu kontrollieren oder vorherzusagen. So sind z. B. zahlreiche Forschende damit beschäftigt, mithilfe von vergangenen Lawinenabgängen das Phänomen "Lawine" besser zu verstehen. Dies trägt nicht nur dazu bei, die Lawinengefahr besser vorherzusagen, sondern auch bei neu auftretenden Problemen, z. B. dem Schutz einer wichtigen Verkehrsachse, die richtige Massnahme zu treffen.

Lawinen sind, wie viele Phänomene der Natur, sehr komplex, da sie verschiedene Komponenten beinhalten und diese eng miteinander verknüpft sind. Dies erschwert es, ein solches Phänomen in seiner Ganzheit zu verstehen. In der Regel sind jedoch nicht alle Aspekte des Studienobjekts gleich wichtig. Um spezifische Fragen zu beantworten, reicht es oft, die Realität zu abstrahieren und sie vereinfacht wiederzugeben. Dies nennt man ein Modell.

Modelle reichen von einfachen Skizzen bis hin zu grossen Computerprogrammen, die auf Supercomputern laufen, je nach Zweck des Modells und seinem gewünschten Grad an Komplexität. Ein Modell zu entwickeln, bedeutet zuerst, für jeden Teilbereich und jede Eigenschaft des Phänomens, das man beschreiben möchte, das richtige Mass an Vereinfachung und Darstellung zu wählen. Danach werden Gesetze aufgestellt, welche die verschiedenen Komponenten untereinander verknüpfen und deren Entstehung beschreiben. Meistens sind diese Gesetze in Form von mathematischen Gleichungen ausgedrückt.

RAMMS Lawine 2 klein    
Modellieren einer Lawine
   

Welche Modellarten gibt es?

Abhängig vom Modellierungsansatz existieren verschiedene Kategorien von Modellen, z. B.:

  • Physikalische Modelle: Durch detailliertes Analysieren jeder einzelnen Komponente eines Systems wird ein Modell entwickelt, das auf den Gesetzen der Physik beruht.
  • Statistische Modelle: Bei einem statistischen Modell werden anhand von vielen gesammelten Daten einfache mathematische Funktionen bestimmt, die aus den Beobachtungen Sachzusammenhänge herleiten.

Heute sind Modelle sehr weit verbreitet: Von der Meteorologie (Wettervorhersage) zur Gesundheitsversorgung (z. B. Auswirkungen von Epidemien), von der Wirtschaft (z. B. Auswirkungen von neuen Steuern) zu Bauarbeiten (z. B. Gebäude-Design ) oder von der Chemie (z. B. Luftverschmutzung) bis hin zu den Umweltwissenschaften.

Modelle am SLF

Auch am SLF ist das Arbeiten mit Modellen in den letzten Jahren immer wichtiger geworden und macht heute einen bedeutenden Teil seiner Forschung aus.

Das SLF setzt Modelle ein, um

  • die Entwicklung der Schneedecke und ihre Wechselwirkung mit der Umgebung zu studieren
  • die Veränderung von Permafrost zu quantifizieren
  • Naturgefahrenprozesse nachzubilden
  • Auslaufbereiche von Lawinen vorherzusagen
  • die Wasserressourcen der Schneedecke zu berechnen
Das SLF hat folgende Modelle entwickelt
RAMMS - RApid Mass Movement System
RAMMS

Lawinen, Murgänge und Steinschlag gehören im Gebirge zum Alltag. Mit dem Software-Paket RAMMS lassen sich diese Naturgefahrenprozesse berechnen und der Einfluss von Schutzmassnamen einschätzen.

Verfügbare Sprachen: deutsch  englisch  französisch  italienisch 

SNOWPACK
SNOWPACK

Das Modell SNOWPACK bildet vor allem die Oberflächenprozesse im Gebirge nach. Dabei steht die Beschreibung der Entwicklung der Schneedecke und ihrer Wechselwirkung mit der Umgebung im Vordergrund.

Verfügbare Sprachen: deutsch  englisch 

Alpine3D
Alpine3D

Das Kernstück des Alpine3D Modells ist das SNOWPACK Modell, ein physikalisch basiertes Energiebilanzmodell für eine 1D Boden-/Schnee-/Vegetationssäule. In Alpine3D wird diese 1D Energiebilanz für jeden Pixel des Bereiches und für jeden Zeitschritt berechnet.

Verfügbare Sprachen: deutsch  englisch 

Alpine3D
Alpine3D

Das Kernstück des Alpine3D Modells ist das SNOWPACK Modell, ein physikalisch basiertes Energiebilanzmodell für eine 1D Boden-/Schnee-/Vegetationssäule. In Alpine3D wird diese 1D Energiebilanz für jeden Pixel des Bereiches und für jeden Zeitschritt berechnet.

Verfügbare Sprachen: deutsch  englisch 

MeteoIO
MeteoIO

MeteoIO wurde entwickelt, um Input/Output-Funktionalität von Modellen zu verbessern. Es ist eine zusätzliche Ebene zwischen den Daten und dem numerischen Modell und erleichtert das Einlesen der Daten aus verschiedenen Quellen und die Datenvorbehandlung.

Verfügbare Sprachen: deutsch  englisch 

OSHD-Modelle  
OSHD_Models Die Analysen des operationellen schneehydrologischen Dienstes am SLF (OSHD) basieren auf einem Modellsystem, welches mehrere Schneeschmelzmodelle und Schneemessdaten mit modernen Methoden der Datenassimilierung verknüpft. 

Verfügbare Sprachen: deutsch englisch französisch

   
AVAL-1D  
AVAL1D AVAL-1D ist ein numerisches Lawinendynamik-Programm. Es kann Auslaufstrecken, Geschwindigkeits-
und Druckverläufe von Fliess- und Staublawinen berechnen.

Verfügbare Sprachen: deutsch englisch

   
ProNXD  
ProNXD ProNXD ist eine kartengestützte Webapplikation und löst NXD2000 ab. Ereignisse wie Lawinen und Sprengungen können einfach und rasch erfasst und mit geografischen Daten verbunden werden.

Verfügbare Sprachen: deutsch englisch französisch