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Versuchsfeld Weissfluhjoch

Versuchsfeld Weissfluhjoch    

Weltweit einzigartige Messreihen

Im Herbst 1936 hat die „Expertenkommission für Schnee- und Lawinenforschung in der Schweiz“ das erste Schneelabor auf dem Weissfluhjoch erstellt. Seither beobachten Mitarbeitende des SLF im nahe gelegenen Versuchsfeld täglich die Wetter- und Schneeverhältnisse. Das Versuchsfeld liegt in einer Verflachung des Dorftällis 150 m unterhalb des Weissfluhjochs in Richtung Davos auf 2540 m ü. M. Die gute Zugänglichkeit und die zahlreichen Lawinenhänge in der Umgebung trugen dazu bei, dass viele Forschende unzählige massgebende Experimente und Studien zur Schneemechanik, Schneemetamorphose, Schneecharakterisierung und Messmethodik auf dem Versuchsfeld durchführen konnten. Ausserdem testeten sie Prototypen von Instrumenten, eichten Fernerkundungsprodukte oder verwendeten die Daten vom Versuchsfeld, um ihre Schneedeckenmodelle mit Modellen anderer Forscher zu vergleichen.

Das Versuchsfeld Weissfluhjoch ist heute weltweit der einzige Ort auf dieser Höhenlage, von dem seit über 70 Jahren tägliche Messungen der Schneehöhe und des Neuschnees vorliegen. Aus all diesen langjährigen Messungen wissen wir, dass…

  • der Klimawandel auf dieser Höhe bis jetzt keinen Einfluss auf die Winterschneedecke hat.
  • die jährliche Niederschlagsmenge rund 1200 mm beträgt, wovon 75 % als Schnee fallen.
  • die grösste je gemessene Schneehöhe 366 cm betrug (9. März 1945).
  • die Schneehöhe am 1.Januar zwischen 38 cm (1949) und 222 cm (1975) schwankt.
  • das mittlere Einschneidatum am 18. Oktober (Extrema: 6. September 1984/ 25. November 1983) ist.
  • das mittlere Ausaperungsdatum am 9. Juli (Extrema: 3 Juni 1947/ 15 August 1983) ist.
  • an 34 % aller Tage mindestens eine Lawine (inkl. gesprengter) in der Umgebung des Weissfluhjochs (100 km2) beobachtet werden kann, 46 % ohne Lawinen sind und an 20 % der Tage die Sicht eine Beobachtung verunmöglicht (Auszählungen von den 15 Wintern zw. 1987/88 bis 2001/02).
Versuchsfeld Weissfluhjoch    

Auch für Partner wichtig

Das SLF ergänzt und erweitert die Einrichtungen im Versuchsfeld laufend. Es betreibt und nutzt die unten aufgeführten Sensoren und Versuchsaufbauten zum grossen Teil selber. Einige Systeme stammen jedoch von Partner-Institutionen und der Industrie. Sie nutzen das Versuchsfeld Weissfluhjoch als Standort für Eichungen, Tests und Versuchsaufbauten. Dabei ergibt sich jeweils ein guter Vergleich zu den etablierten Messmethoden und Sensoren.

Verschiedene Messsysteme

Führten die Wissenschaftler die Messungen auf dem Versuchsfeld ursprünglich fast alle von Hand durch, werden heute möglichst viele Parameter automatisch erhoben. Dabei kommen verschiedene Systeme zum Einsatz:

Versuchsfeld Weissfluhjoch    
Verschiedene Messsysteme
   
Partner    
Das Versuchsfeld ist auch für Partner wichtig.
   
Schneeprofil    
Zweimal im Monat wird ein Schneeprofil aufgenommen.
   
ENET-Station    
Automatische Messstation IMIS
   
DFIR-Niederschlagsmesser    
DFIR-Niederschlagsmesser    
Laserdisdrometer    
Laser-Disdrometer
   
FMCW-Radar    
FMCW-Radar    
Operative Systeme

Die manuellen und automatischen Messungen sind wichtige Stützen für die operationelle Lawinenwarnung. Sie dienen ausserdem als Grundlage für die Schneehydrologie. Auch die Gebirgsklimatologie kann so auf wertvolle, langjährige Beobachtungsreihen zurückgreifen.

  • Manuelle Messungen
    Auf dem Versuchsfeld messen Forschende seit mehr als 70 Jahren u.a. täglich Neuschneemenge, Schneehöhe, Schneedichte. Das Versuchsfeld Weissfluhjoch ist also eine Station im landesweiten konventionellen Messnetz der Schweizer Lawinenwarnung. Zweimal im Monat wird hier auch ein vollständiges Schneeprofil aufgenommen. Dabei erheben die Wissenschaftler ein Rammprofil, messen die Schneetemperaturen und den Gesamtwasserwert und klassieren die Schneeschichten.

  • Automatische Schneemessstation (IMIS)
    Die automatische Messstation im Zentrum des Versuchsfeldes ist ein Teil des operationellen Messnetzes für die Lawinenwarnung. Wie andere „Schnee-Stationen“, die im ganzen schweizerischen Alpenraum zu finden sind, erfasst sie neben Temperatur, Feuchte, Wind, Strahlung und Niederschlag auch spezifische Parameter der Schneedecke, wie die Gesamtschneehöhe, die Schneetemperatur auf verschiedenen Tiefen in der Schneedecke oder die Schneeoberflächentemperatur. Mit Hilfe dieser Parametern kann auch das am SLF entwickelte Schneedeckenmodell "Snowpack" getestet und verbessert werden.
    Da die Station quasi die „Heimstation“ des SLF ist, verwenden sie die Mitarbeitenden auch als Test-Station für die Weiterentwicklung und Erneuerung des automatischen Messnetzes.
  • SwissMetNet- Niederschlagsmessung
    Der Niederschlagssensor nach Joss-Tognini ist ein abgekoppelter Teil der auf einem Mast am Institutsgipfel montierten SwissMetNet-Station. Er misst im Versuchsfeld den Niederschlag in einer Auflösung von 10 Minuten. Im Gegensatz zu den meisten anderen SwissMetNet-Stationen wird dieser Niederschlagssensor alle 14 Tage manuell der Schneehöhe angepasst, so dass er den Niederschlag immer zwei Meter über der Schneeoberfläche misst.
Experimentelle Systeme

Zusätzlich zu den operativen System betreibt das SLF im Versuchsfeld verschiedene Messsysteme und Sensoren zu Testzwecken und als Prototypen. Beispiele hierfür sind:

  • DFIR-Niederschlagsmesser
    Der DFIR-Niederschlagsmesser ist Bestandteil eines Projekts der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) für Messungen von festen Niederschlägen (SPICE: Solid Precipitation Intercomparison Experiment). Er wird von der MeteoSchweiz betrieben und misst rund um die Uhr und zeitlich hoch aufgelöst, wann wie viel Niederschlag vom Himmel fällt. Ein doppelter Zaun um den Referenzniederschlagsmesser (DFIR - Double Fence Intercomparison Reference) bricht das Windfeld und sorgt dafür, dass der fallende Niederschlag weniger vom Wind verblasen wird. Insbesondere Schnee kann so besser gesammelt werden. Im Rahmen von SPICE betreibt die WMO weltweit insgesamt 15 dieser Niederschlagsmesser in Ländern wie USA, Australien, Chile, Kanada, Polen oder Finnland. Ziel dieses internationalen Projektes ist, die Messmethoden für festen Niederschlag zu verbessern. Das Versuchsfeld des SLF am Weissfluhjoch ist ein besonders geeigneter Standort für diese Messungen, da hier weltweit einzigartige 75-jährige Vergleichsdaten vorliegen. Es wird als Referenzmessfeld für alpine Bedingungen im Projekt dienen. Das SLF stellt neben seiner langjährigen Messerfahrung ausserdem die Infrastruktur des Versuchsfeldes zur Verfügung. Im Gegenzug kann es die Messdaten für eigene Forschungsarbeiten nutzen.
  • Present Weather Sensors
    Ein produktives Laser-Disdrometer klassifiziert die Niederschlagsart (Schnee, Hagel, Graupel, Regen, etc.) und liefert auch eine Information zu der Niederschlagsintensität.
  • Snowpillow
    Ein 3 x 3 Meter grosses, mit Wasser-Glykol-Mix gefülltes Kissen misst über ein Piezo-Element den hydrostatischen Druck, den die darüber liegende Schneedecke auf das Kissen ausübt. Dieser Wert entspricht dem Wasserwert des Schnees. Die grosse Abmessung des Kissens minimiert den Einfluss von Brückenbildungen im Schnee.

  • Snow Scale (SWR)
    Die Snow Scale ist quasi eine Brückenwaage für Schnee. Sie misst, wie auch das Snowpillow, den Wasserwert des Schnees. Hier erfassen mehrere elektronische Wägezellen direkt die Gewichtskraft der Schneedecke. Die Wägezellen sind unter sieben Aluminiumplatten installiert, die eine Fläche von 2.4 mal 2.8 m abdecken.
  • upGPR vs. FMCW-Radar (Messung der Schneeschichten)
    Im Winter 2009/2010 testete das SLF in Zusammenarbeit mit einer Gruppe der FH JOANNEUM Kapfenberg während zwei Wochen einen Bodenradar und einen FMCW-Radar. Die Radars nehmen die Dichte der Schneedecke von unten nach oben (Bodenradar) bzw. oben nach unten (FMCW-Radar) auf. Markante Dichteunterschiede zeigen so verschiedene Schichten in der Schneedecke an, ohne dass diese dabei gestört werden muss. Die Forscher installierten den Bodenradar vor dem ersten Schneefall im Boden. Der FMCW-Radar hingegen befand sich an einem Masten oberhalb der Schneedecke. Während der Bodenradar in einem Frequenzbereich von 900 MHz misst, sendet. der FMCW-Radar im Bereich von 1 GHz – 2 GHz. Beide Radars können auch die Schneehöhe während eines Schneefalls exakt bestimmen.