Fernerkundung

Aktuelle Informationen über Lawinenniedergänge sind essentiell für die Lawinenwarnung und Lawinenforschung. Nach Extremereignissen wie dem Winter 1999 können Fernerkundungssensoren eingesetzt werden, um die Lawinen grossflächig zu kartieren. Dabei sind vor allem die Anrisszonen, die Auslaufdistanzen und die Ablagerungshöhen von grossem Interesse. Mit neu entwickelten Verfahren zur automatisierten Erkennung von Lawinenabgängen lassen sich die riesigen Datenmengen effizient und schnell auswerten. Diese Informationen sind auch essenziell, um lawinendynamische Modelle zu validieren.

In den Wintern 2018 und 2019 wurde das erste mal seit fast 20 Jahren wieder eine sehr grosse Lawinengefahr über grössere Gebiete prognostiziert. Diese Lawinenzyklen haben wir in Zusammenarbeit mit dem BAFU und der swisstopo mit optischen Satellitendaten (SPOT6) flächendeckend erfasst (Bühler et al. 2019). Auch wetterunabhängige Radar Daten (TerraSAR-x & Sentinel-1) wurden getestet (Leinss et al. 2020). Diese Auswertungen haben sich als sehr hilfreich für verschiende  kantonale Behörden erwiesen und werden in Zukunft sicher eine grössere Rolle für die Ereignisdokumentation spielen.

Zur Überwachung von kritischen Einzelhängen, zum Beispiel über Strassen oder Siedlungen, können Radar-Sensoren eingesetzt werden. Diese haben den Vorteil, dass sie auch bei schlechter Sicht (Nebel, Schneefall, Nacht) Daten liefern. Die Forschenden testen bodengestützte Radar-Sensoren am Dorfberg in Davos und haben entdeckt, dass bereits die Beschleunigung der Schneedecke vor dem Abgang einer Gleitschneelawine gemessen werden kann (Caduff et al. 2016).

In den sehr schneereichen Wintern 2018 und 2019 wurden zahlreiche Anrissverbauungen gefüllt. Um die Wirkung von Schutzbauten wie zum Beispiel Verwehungszäune zu erfassen und potentielle Probleme mit überfüllten Stützbauwerken zu erkennen, wurde die Schneehöhenverteilung mit Drohnen vermessen (Bühler et al. 2018).

Im SLF Testgelände Vallée de la Sionne (Gemeinde Arbaz) können grosse Lawinen künstlich ausgelöst werden. Um von diesen seltenen und für die Forschung sehr wertvollen Ereignissen optimal profitieren zu können, verwenden die Forschenden auch Fernerkundungstechnologie: Die Schneeoberfläche wird dabei vor und nach dem Lawinenabgang mit Laser Scanning genau vermessen. Während des Abgangs nutzen die Wissenschaftler Fotogrammmetrie, um das Volumen der Staubwolke und die Frontgeschwindigkeit zu ermitteln. Eine Thermalkamera misst die Schneetemperaturen in der Lawine. Diese Daten werden dann für die Validierung und Kalibration des Lawinendynamik-Modells RAMMS verwendet.

Informationen über die Schneehöhe und ihre räumliche Variabilität sind wichtig für zahlreiche Anwendungen in der Schnee- und Lawinenforschung sowie für die Hydrologie. Heute wird die Schneehöhe vorwiegend durch Punktmessungen an Stationen erhoben, diese Methoden können aber die räumliche Variation im alpinen Gelände nicht erfassen. Forschende des SLF testen fernerkundungsbasierte Methoden, um die Schneehöhe grossflächige und lückenlos zu erheben und sie evaluieren deren Potential für operationelle Einsätze. Mit flugzeuggestützten Messungen lassen sich Messgenauigkeiten von 30 cm erreichen und grosse Flächen, zum Beispiel das gesamte Davoser Dischmatal , erfassen (Bühler et al. 2015a). Laser Scanning und Drohnen decken zwar nur kleinere Flächen ab, erreichen aber Messgenauigkeiten von 5 – 10 cm im Vergleich zu manuellen Referenzmessungen (Bühler et al 2016 & 2017). Der erreichte Detaillierungsgrad und die hohe Präzision eröffnen neue Möglichkeiten für zahlreiche Anwendungen in Forschung und Praxis.

Die Reflexion der Sonnenstrahlung im nahinfraroten Bereich ist stark von Schneeeigenschaften wie der Korngrösse oder dem Gehalt an flüssigem Wasser abhängig. Insbesondere grobkörniger Altschnee und angefeuchteter Schnee erscheinen deutlich dunkler im Bild als zum Beispiel feinkörniger Triebschnee. Deshalb können optische Fernerkundungsinstrumente genutzt werden, um verschiedene Schneetypen zu unterschieden. Das SLF testet sowohl drohnen-, flugzeug- wie auch satellitengestützte Instrumente auf ihre Eignung für die Schneetypenkartierung (Bühler et al. 2015b).