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Wie bilden sich Windkrusten im Schnee?

 

Der Wind beeinflusst die alpine Schneedecke stark. Er verfrachtet den Schnee nicht nur, sondern formt auch die Oberfläche der Schneedecke durch Erosion oder Ablagerung, so dass beispielsweise Zastrugi oder Dünen entstehen. Zudem verhärtet sich eine windausgesetzte Schneefläche gelegentlich, es bildet sich eine Windkruste (Winddeckel).

 

Im hier beschriebenen Projekt untersuchen Forschende am SLF, wie eine solche Windkruste entsteht. Welche physikalischen Prozesse spielen sich ab, und unter welchen Bedingungen bilden sich diese Krusten? Zudem scheint es unterschiedliche Arten von Windkrusten zu geben. Manchmal sind sie recht weich und bis zu einem Meter dick, manchmal sind sie sehr hart, aber nur wenige Zentimeter dick. Unter welchen Bedingungen entsteht welche Art von Windkruste und warum?

 

Man geht von der Hypothese aus, dass Wind feucht sein muss (nahe an der Sättigung), damit sich ein Windbrett bilden kann, und dass Kollisionen zwischen Schneepartikeln für ein mechanisches Verdichten und für eine Verhärtung der Schneedecke verantwortlich sind. Welche Art von Windkruste sich bildet, hängt möglicherweise davon ab, ob Schnee verfrachtet wird oder nicht, und bei welcher Windgeschwindigkeit dies geschieht.

Um diese Hypothesen zu prüfen, baute das SLF einen speziellen, ringförmigen Windkanal (Abb. 2). Die Anlage ist ringförmig konzipiert, damit eine unendlich lange Schneefläche simuliert werden kann (unbegrenzte Wirklänge des Windes). Da es eine gewisse Zeit braucht, bis sich ein Windkruste bildet, ist ein klassischer, gerader Windkanal in der Regel zu kurz, um dieses Phänomen zu beobachten. Der Windkanal ist mit verschiedenen Instrumenten ausgestattet, die Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur und -feuchtigkeit sowie einige Eigenschaften der Schneeoberfläche messen. Die Versuche im ringförmigen Windkanal werden durch Messungen im Feld ergänzt, um zu bestimmen, unter welchen meteorologischen Bedingungen sich Windbretter bilden.

Die Resultate dieser Studie werden dazu beitragen, die Schneemassenbilanz (Differenz zwischen Massenzufluss und Massenverlust) in den Polarregionen oder den Austausch chemischer Stoffe zwischen Schneedecke und Atmosphäre besser zu verstehen. Zudem lassen sich damit Schneedeckenmodelle (z. B. SNOWPACK) und Lawinenvorhersagen verbessern.