Lawinendynamikforschung

Die eigentliche Erforschung von Lawinen begann in der Schweiz nach dem katastrophalen Lawinenwinter 1951. Zahlreiche Lawinen drangen tief in die Bergtäler ein und zerstörten dabei ganze Dorfteile (siehe Abb.2). Danach war der Bedarf nach einem Verfahren gross, mit dem sich vorhersagen lässt, wie weit Lawinen fliessen; Berggemeinden brauchten eine Entscheidungshilfe, um Gebiete als "sicher" oder "unsicher" abgrenzen zu können. 1955 veröffentlichte der Schweizer Bauingenieur Dr. Adolf Voellmy ein einfaches Modell der Lawinenbewegung – das sogenannte "Voellmy-Modell". Er hatte dafür insbesondere die Schäden und Druckkräfte der Lawinen untersucht, die 1954 u.a. das Dorf Blons in Vorarlberg zerstört hatten. In seinem Modell betrachtete er erstmals die Bewegung einer Lawine als Mischung aus festem und flüssigem Fliessen. Diese Idee funktionierte so gut, dass er Schäden von Lawinen vorhersagen konnte und ist bis heute eine der nützlichsten und beständigsten Annahmen in der Lawinendynamik.

Das Modell zur Beschreibung von fliessendem Schnee, das Voellmy entwickelt hatte, führte jedoch noch nicht zu einem Verfahren, um Lawinenauslauflängen und –endgeschwindig- keiten zu berechnen. Erst Dr. Bruno Salm, Bauingenieur des SLF, löste dieses Problem in den frühen 70er Jahren. Er übernahm die Ideen von Voellmy und präsentierte ein Berechnungsmodell, das die Lawinenbahn in einen Anriss- oder Auslösebereich, einen Beschleunigungsbereich und den Auslaufbereich unterteilte. Jeder Bereich war durch seine durchschnittliche Hangneigung charakterisiert. Das Berechnungsmodell - jetzt als "Voellmy-Salm-Modell“ benannt - ermöglichte es Ingenieuren, mit einer gegebenen Anrisshöhe der Lawine vorherzusagen, wie weit diese in den Auslaufbereich vordringt. Ausserdem konnten sie die Ausmasse von Auffang- und Schutzdämmen dimensionieren (Abb. 3) und die roten und blauen Zonen in den Gefahrenkarten definieren. Eine intensive Überprüfung dieser Karten nach dem Katastrophenlawinenwinter 1999 machte deutlich, dass sie ihren Zweck auch heute noch gut erfüllen.

Das Voellmy-Salm Modell entstand, bevor Computer in Ingenieur- und Planungsbüros Einzug hielten. Während den 80er und 90er Jahren führte die rasante Entwicklung von Hochgeschwindigkeitscomputern und numerischen Berechnungsmodellen sowie die Visualisierung von Graphiken zu ersten numerischen Lawinendynamik- programmen. Das SLF hat zwei dieser Programme, „AVAL-1D“ und „RAMMS", entwickelt, die beide auf dem „Voellmy-Modell“ basieren, aber als numerische Programme wesentlich realistischere Beschreibungen von Lawinenuntergrund und Anfangsbedingungen ermöglichen. AVAL-1D wurde für Berechnungen im zweidimensionalen Gelände entwickelt und 1999, kurz nach dem verheerenden Lawinenwinter, auch in der Praxis eingesetzt. Für das sehr viel fortgeschrittenere Lawinendynamikmodell „RAMMS“ benötigt man Angaben über die dreidimensionale Topographie, die heutzutage mit Hilfe von helikopter- gestützten Laserscannern ermittelt werden (Abb. 4). Die numerischen Modelle sagen das erste Mal variierende Lawinengeschwindigkeiten und -höhen sowie Muster für Lawinenablagerungen im Gelände voraus.