Lawinendynamik
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Fliesseigenschaften von Lawinen zu verstehen ist wichtig, um mögliche Gefahrenzonen zu bestimmen und Schutzmassnahmen zu planen. Zentral sind Schnee- und Geländebeschaffenheit.
Eine Lawine aus trockenem Schnee bewegt sich anders als eine Lawine aus dichtem, feuchtem Schnee. Entscheidend für die Gefahrenbeurteilung und für die Planung von Schutzmassnahmen ist, welche zerstörerischen Kräfte sie unterwegs entwickelt und wo sie nach ihrem Weg durch den Lawinenzug stoppt. Um diese Frage beantworten zu können, müssen wir wissen, wie eine Lawine bremst. Die Mechanismen, die eine Lawine letztlich zum Stehen bringen, sind komplex und vielfältig: Stösse der Schneebrocken aneinander, das Zerbrechen und Wiederzusammenballen von Schneebrocken, das Aufschmelzen der Gleitschicht am Boden, das Mitreissen von Schnee der Schneedecke oder von Luft in der Staubwolke tragen dazu bei, die durch die Schwerkraft hervorgerufene Bewegungsenergie der Lawine zu vernichten. Dabei spielt auch die Geländebeschaffenheit eine wichtige Rolle.
Experimente zum Fliessverhalten
Um Hinweise zu bekommen, welche Prozesse für welche Schneearten dominieren, führen wir Experimente mit realen Lawinen durch. Unser Versuchsgelände befindet sich im Vallée de la Sionne in der Gemeinde Arbaz (VS). Donnert eine Lawine zu Tal, messen Dutzende Sensoren ihre Eigenschaften – zum Beispiel Geschwindigkeit oder Aufpralldruck. Um ein detailliertes Bild des Schneeflusses zu erhalten, kombinieren wir die Messwerte aus der Lawinenbahn mit modernen Fernerkundungsmethoden.
Ein Blick in die Geschichte
In früheren Zeiten stellte man sich Lawinen als riesige Schneebälle vor, die auf ihrem Weg alles mitnehmen, was ihnen in den Weg kommt. Diese – wie wir heute wissen falsche - Sicht der Dinge hat sich lange gehalten. Erst 1863 stellte der Schweizer Geologe Bernhard Studer fest: „Niemand hat jemals Lawinen mit Häusern, Bäumen und Menschen wie kleine Erdkugeln durch die Luft fliegen sehen“. Erste einfache Berechnungsregeln für die Auslaufstrecken und Geschwindigkeiten entlang des Lawinenzuges wurden in den 1930er Jahren in Russland und - nach den Lawinenwintern 1950/51 und 1953/54- in der Schweiz entwickelt.
Diesen Berechnungsregeln liegt die Vorstellung zugrunde, dass die gesamte Lawinenmasse in einem Block konzentriert ist, der durch Reibungsprozesse am Boden gebremst und schliesslich gestoppt wird – eine starke Vereinfachung. Trotzdem gelangte man unter Einbeziehung von Expertenwissen bereits zu brauchbaren Abschätzungen der Lawinengefahrenzonen.
Fliessverhalten und Gefahrenabschätzung
Heute will man aber Gefahrenbereiche besser kennen, zum Beispiel für die Erweiterung von Bauzonen. Unser Lawinenmodell RAMMS schätzt das Fliess- und Bremsverhalten von Lawinen genauer ein, denn es beinhaltet die strömungsmechanische Interpretation der Lawinen, also die oben erwähnten Prozesse, die im Innern der Lawine ablaufen. RAMMS dient den Ingenieuren und Planerinnen als Instrument zur Lawinengefahrenabschätzung und liefert auch Informationen zu Auslauflängen und Fliessgeschwindigkeiten, die für die Bemessung von Schutzmassnahmen wichtig sind.
Mit RAMMS und mit Anleitungen zur Bemessung von Lawinendämmen und Galerien stellen wir Instrumente für den praktischen Lawinenschutz zur Verfügung. Unsere Arbeit ist auch für prozessverwandte Naturgefahren wie Murgänge oder Hangrutschungen relevant – entsprechend stellt RAMMS auch Module zur Modellierung dieser Prozesse zur Verfügung.