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Neues thermomechanisches Modell für Eis-Fels-Lawinen

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22.05.2018  |  News

 

Das SLF ist bekannt für seine Lawinen-Expertise. Zunehmend wird es auch angefragt, die Gefährdung durch grosse Lawinen zu analysieren, die aus Eis oder einer Mischung aus Fels und Eis bestehen. Ebenso geht es um «verkettete Naturgefahrenprozesse», bei denen Eis- oder Felsstürze, Lawinen und Murgänge aufeinander folgen oder sich gegenseitig beeinflussen. Mit einem neuen Modell innerhalb der Software RAMMS lässt sich berechnen, welche Gefährdung von solchen Prozessen ausgeht.

 

 

 

In den Bergregionen der Welt sind Lawinen, die aus einer Eis-Fels-Mischung bestehen, ein gefährliches Phänomen. Ein tragisches Beispiel dafür ist die Eis-Fels-Lawine, die im April 2015 das Dorf Langtang in Nepal traf. Starke Bodenerschütterungen eines Erdbebens destabilisierten einen Hängegletscher derart, dass sich eine Eis-Lawine von immensem Ausmass löste. Auf ihrem Weg zum Talgrund nahm die Lawine grosse Mengen Schutt und Schnee mit. Das Dorf Langtang wurde durch die starke Druckwelle der Lawine fast komplett zerstört und über 240 Personen starben.

Ein weiteres Beispiel ist der Abbruch von 3,1 Millionen Kubikmeter Fels aus der Nordostwand des Pizzo Cengalo (Bergell, Schweiz) Ende August 2017. Die Felsmassen stürzten auf den darunterliegenden Gletscher und erodierten dort etwa 0,6 Millionen Kubikmeter Eis. Obwohl die Lawine, ähnlich wie in Langtang, von einer grossen Staubwolke begleitet wurde, richtete die Druckwelle nur wenig Schaden an. Aus den stark wasserhaltigen Ablagerungen der Eis-Fels-Lawine bildeten sich jedoch mehrere Murgänge. Diese stiessen bis ins Dorf Bondo vor und verursachten grosse Schäden.

 

Diese Ereignisse zeigen, dass die gefährdeten Regionen je nach Fliesseigenschaften der Lawine sehr gross werden können. Wie die Lawine fliesst, hängt davon ab, aus welchen Bestandteilen sie besteht. Also zum Beispiel, wie viele Anteile Eis und Schnee sie enthält und welche Temperaturen diese Materialien aufweisen. Es können sowohl trocken-verwirbelte Fliesseigenschaften vorkommen, wie bei Staublawinen, als auch langsam schmierig-fliessende Formen wie bei Murgängen.

Geschwindigkeiten und Reichweiten simulieren

Um gefährdete Gebiete zu bestimmen, ist es zentral, die verschiedenen Fliesseigenschaften von Eis-Fels-Lawinen zu berücksichtigen und zu wissen, unter welchen Bedingungen sie auftreten. Interessanterweise beeinflussen vor allem die thermo-mechanischen Eigenschaften des Materials, das die Lawine unterwegs mitreisst, wie sie sich fortbewegt. Um die Geschwindigkeiten und Reichweiten von Eis-Fels-Lawinen zu simulieren, werden daher thermodynamische Modelle benötigt, die dieses mitgerissene Material berücksichtigen. Sie müssen die wechselnden Temperaturen und mechanischen Eigenschaften von Schnee, Eis, Wasser und Fels im Inneren der Lawine mit einbeziehen.

 

Forschende des SLF haben ein solches Eis-Fels-Lawinen-Modell entwickelt, mit dem sowohl stark eishaltige als auch vorwiegend felshaltige Lawinen berechnet werden können. Das Modell ist in die Software «RAMMS» (Rapid Mass Movements Simulation) integriert und wurde kürzlich von einer internationalen Forschungsgruppe eingesetzt, um den Kollaps von zwei grossen Gletschern in Tibet zu simulieren. Lawinenexperten nutzten das Modell in der Schweiz zum Beispiel, um die Gefährdung durch Eisabbrüche an der Eiger-Westwand zu beurteilen.

 

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