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Entstehung von Nassschneelawinen

 

Der Frühling ist Nassschneelawinensaison. Nassschneelawinen folgen typischerweise einer Periode hoher Lufttemperatur (über Null Grad) und starker Strahlung im Frühling oder lösen sich während Regenfällen (auch im Hochwinter). Sie können Infrastruktur, Siedlungsraum und auch Menschen in den Bergen gefährden. Ungefähr jeder zehnte tödliche Lawinenunfall in den Schweizer Alpen wird durch eine Nassschneelawine verursacht.

Nassschneelawinen bisher kaum erforscht

Im Unterschied zu Lawinen aus trockenem Schnee entstehen Nassschneelawinen meist spontan; künstliche Auslösungen (z. B. durch Skifahrer) sind eher selten und Lawinensprengungen generell weniger Erfolg versprechend. Die Mechanismen, die zur Entstehung von Nassschneelawinen führen, sind bis heute nur wenig erforscht. Klar ist, dass das Eindringen von Schmelz- bzw. Regenwasser und seine Wechselwirkung mit der umgebenden Schneedecke deren Stabilität bestimmen. Um den Abgangszeitpunkt und die Grösse von Nassschneelawinen abschätzen zu können, müssen sowohl die meteorologischen Bedingungen als auch der Schneedeckenzustand berücksichtigt werden. Messungen der Schneedeckeneigenschaften sind schwierig, da sich diese schnell verändern, wenn Wasser eindringt. Die instabilen Verhältnisse, die daraus resultieren, dauern oft nur kurz an, und es kann je nach Exposition, Neigung und Höhenlage markante Unterschiede geben.

Radar ermöglicht neue Messungen

Die Stabilität der nassen Schneedecke hängt von der Menge an Wasser im Schnee ab. Ist nur wenig Wasser vorhanden, wirkt dies sogar stabilisierend, da durch kapillare Kräfte die Schneekristalle aneinander gebunden werden. Gelangt viel Wasser in die Schneedecke und wird es an einer Schichtgrenze gestaut, zerstört es die Bindungen zwischen den Schneekristallen und die Schicht wird instabiler. Wasser wird dabei nicht nur oberhalb von Krusten gestaut, sondern auch beim Übergang von feinkörnigem zu grobkörnigem Schnee (kapillare Barriere).

Es ist also wichtig, die Menge an Wasser und seine Bewegung in der Schneedecke genau zu kennen. Wasser kann gleichmässig, aber auch ganz unregelmässig in der Schneedecke abfliessen. Dieses komplexe Stau- und Abflussverhalten erschwert die Platzierung von Messinstrumenten und verkompliziert die numerische Simulation von Wasserbewegungen im Schnee. Sensoren, die direkt im Schnee stecken, können ausserdem die Messung des Wassergehaltes beeinflussen und somit ein falsches Bild erzeugen. Besser geeignet sind im Boden vergrabene Radar-Geräte, die die Schneedecke von unten her durchleuchten. Mit je einem Radar im Versuchsfeld Weissfluhjoch (2540 m) und am Dorfberg (2240 m), oberhalb von Davos, kann so der Wassergehalt und die Infiltrationsgeschwindigkeit bestimmt werden, ohne die Schneedecke zu beeinflussen oder zu zerstören. Bisher ist es allerdings noch nicht gelungen, die Menge an Wasser in den einzelnen Schneeschichten exakt zu berechnen.

Das Schneeprofil bei nassem Schnee

Genau wie im trockenen Schnee ist auch im nassen Schnee das Schneeprofil eine wichtige Untersuchungsmethode. Auswertungen von Profilen aus eher instabilen Schneedecken und solchen aus Anrissen von nassen Schneebrettlawinen haben gezeigt, dass häufig eine isotherme (vollständig auf Null Grad aufgewärmte) Schneedecke sowie weiche, oft noch kantige Schichten und ein hoher Wassergehalt anzutreffen sind. Wichtige Grössen wie die Menge an Wasser in einer Schneeschicht sind ohne quantitative Messinstrumente aber schwierig zu bestimmen. Verglichen mit objektiven Messmethoden wird der Wassergehalt in der Schneedecke auch von erfahrenen „Schneeschmöckern“ gerne überschätzt.

Je mehr Energie, desto mehr Nassschneelawinen

Erst wenn die Schneedecke auf 0°C erwärmt wurde und dann noch überschüssige Energie vorhanden ist, kann Schnee schmelzen. Entscheidend für den Schmelzprozess ist also die Energiebilanz einer Schneedecke, d.h. wie viel Energie in den Schnee gelangt bzw. wie viel er wieder an die Atmosphäre verliert. Das Schneedeckenmodell SNOWPACK erlaubt zu analysieren, welche Bestandteile der Energiebilanz die Schneeschmelze vor und während erhöhter Nassschneelawinenaktivität am stärksten beeinflussen (Abb. 5). Der grösste Energielieferant ist die Sonne mit ihrer kurzwelligen Strahlung. Energie gelangt aber auch durch Austausch von Wärme aus der Luft in die Schneeoberfläche. Diesersensible Wärmestrom ist nicht einfach zu bestimmen, da er aus dem Zusammenspiel von Lufttemperatur, Schneeoberflächentemperatur und Windgeschwindigkeit entsteht. Besonders anfangs Frühling, wenn die Sonne noch nicht so stark scheint, kann diese Art Energieeintrag den Beitrag der kurzwelligen Strahlung übertreffen. Schnee gibt aber auch Energie ab, insbesondere als langwellige Strahlung. Ist der Himmel wolkenlos, so verliert sich diese Abstrahlung der Schneedecke im Weltall und ihre Oberfläche kann sich gegenüber der Luft stark abkühlen. Auch der latente Wärmestrom, also die Energie, die nötig ist, um Schnee zu schmelzen oder zu sublimieren, entzieht der Schneedecke Wärme. Grundsätzlich gilt: Je positiver die Energiebilanz für die Schneedecke, desto höher die Wahrscheinlichkeit für Schmelze und somit für Nassschneelawinen.

Gute Vorhersagen bei Kombination von Strahlung, Lufttemperatur und Schneetemperaturen

Modelle für die Prognose von Nassschneelawinen können grundsätzlich Werte der Energiebilanz oder gewöhnliche meteorologische Messgrössen wie die Lufttemperatur verwenden. Beide Modellarten zeigen eine ähnliche Vorhersagequalität. Die beste Trefferquote erfolgt in beiden Fällen, wenn Informationen über den Energieeintrag (d.h. kurzwellige Strahlung, Lufttemperatur) und Informationen über den Wärmehaushalt der Schneedecke (d.h. Schneetemperaturen) miteinander kombiniert werden. Die Information zur Schneedecke ist wichtig, um festzustellen, ob die überschüssige Energie noch zum Wärmen der Schneedecke verbraucht wird oder ob schon Schnee schmilzt und Schmelzwasser entsteht.