Lawinenforschung im Vallée de la Sionne ¶

Das Vallée de la Sionne (VdlS) in der Gemeinde Arbaz VS in der Schweiz ist eines der weltweit wichtigsten Testgelände für die Lawinenforschung im realen Massstab. Hier untersuchen Wissenschaftlerinnen, Ingenieure und internationale Partner, wie sich Schneelawinen unter natürlichen alpinen Bedingungen verhalten.

Der Schwerpunkt der Forschung liegt darauf, herauszufinden, wie sich Lawinen bilden, beschleunigen und von ihren Anrissgebieten ins Tal hinabfliessen sowie auf ihrer Wechselwirkung mit komplexem Gelände und technischen Bauwerken entlang der Sturzbahn. Diese Prozesse werden in Originalgrösse unter natürlichen Bedingungen untersucht, die in Laborexperimenten nicht reproduziert werden können.

Der Standort ermöglicht die Beobachtung natürlicher Lawinen verschiedener Grössen und mit unterschiedlichem Strömungsverhalten, von kleineren Ereignissen bis hin zu extrem grossen Lawinen, darunter sowohl Nass- als auch Staublawinen. Parallel dazu zeichnen Messsysteme die Lawinenaktivität auf und liefern dadurch einzigartige Langzeitbeobachtungsdaten. Dies ermöglicht die Analyse von Schwankungen über Jahreszeiten, Schneebedingungen und Ereignistypen hinweg.

Zusammen tragen diese Messungen zu einem detaillierten Verständnis von Lawinenprozessen bei und bilden eine solide Grundlage für numerische Modellierung und datengestützte Ansätze, einschliesslich moderner Methoden des maschinellen Lernens, die auf das Lawinenverhalten und die Lawinenvorhersage angewendet werden.

Im Lawinentestgelände VdlS untersuchen die Forschenden als kleinste Skala einzelne Partikel. Auf dieser können sie die Bewegung einzelner Schneekörner und -cluster innerhalb der Lawinenströmung direkt beobachten.

An einem Mast installierte Hochgeschwindigkeitskameras bieten einen einzigartigen Einblick in das Innere der Lawinen und erfassen Vorgänge im dichten Kern und in der Schwebewolke, die mit grossräumigen Messsystemen nicht auflösbar sind. Diese Beobachtungen zeigen Partikelkollisionen, turbulente Bewegungen und Wechselwirkungen zwischen fliessendem und schwebendem Schnee auf und tragen dazu bei, kleinräumige Prozesse mit der gesamten Lawinendynamik und dem Aufprallverhalten in Verbindung zu bringen.

Verschiedene Fernerkundungsinstrumente beobachten die Lawinenbewegung über den gesamten Hang hinweg. In einem geschützten Bunker installierte Radarsysteme verfolgen kontinuierlich, wie sich eine Lawine entwickelt. Ein Doppler-Radar misst die Lawinengeschwindigkeit ähnlich wie Polizeiradarsysteme, während GEODAR Informationen über das Innere der Lawine liefert, einschliesslich Stosswellen, Frontdynamik und Veränderungen im Strömungseigenschaften.

Zusätzliche Sensorsysteme sind über das Gelände verteilt, darunter seismische Sensoren, Infraschallgeräte und verteilte akustische Sensoren (DAS) unter Verwendung von Glasfaserkabeln im Boden. Diese Systeme erkennen das Vorbeiziehen von Lawinen anhand von Bodenvibrationen, Luftdruckwellen und kontinuierlichen Bodendehnungssignalen. Sie dienen sowohl als Überwachungsinstrumente als auch als Informationsquellen zur Lawinendynamik und zu den Strömungseigenschaften.

Drohnen werden eingesetzt, um das Gebiet vor und nach Lawinenereignissen zu kartieren und liefern detaillierte Informationen über die Schneedecke, Oberflächenveränderungen und die Verteilung der Ablagerungen.

Gemeinsam erfassen diese Systeme die Lawinenbewegung vom Ausbruch bis zur Ablagerung und kombinieren dabei Geschwindigkeitsmessungen, Informationen zur Fliessstruktur sowie Beobachtungen verschiedener Grössenebenen am Boden und in der Luft.

Ein zentraler Bestandteil des Lawinentestgeländes VdlS ist eine Reihe grosser Hindernisse, die direkt in der Lawinenbahn platziert sind und mit verschiedenen Instrumenten bestückt sind. Diese dienen dazu, die Wechselwirkung zwischen Lawinen und Hindernisse in komplexem Gelände zu untersuchen und den fliessenden Schnee zu charakterisieren, währenddem er die Messabschnitte durchläuft. Zu den gesammelten Werten zählen Geschwindigkeiten, Druck, Strömungstiefe, Dichte und Temperatur. Zusammen liefern diese Beobachtungen eine detaillierte Beschreibung der inneren Struktur der Strömung und ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung.

Der Aufpralldruck ist ein Aspekt dieser Messungen und zeigt eine starke Abhängigkeit vom Strömungsregime. Nassschnee- und Trockenschneelawinen erzeugen beispielsweise unterschiedliche Druckmuster, die ihr spezifisches Strömungsverhalten widerspiegeln. Insgesamt ermöglichen die Daten eine umfassende Charakterisierung der Strömungsbedingungen von Lawinen und ihrer Wechselwirkung mit dem Gelände, wobei die interne Strömungsstruktur mit den äusseren Auswirkungen auf Hindernisse verbunden ist.

Fakten zum Lawinentestgelände Vallée de la Sionne

• Auslösegebiete zwischen 2500 und 2700 Meter über Meer, Talgrund auf 1450 Meter über Meer
• 3 Hindernisse in der Sturzbahn der Lawine: Mast, Keil und Wand
• 185 Sensoren verteilt über 2 Kilometer Distanz
• Vollautomatische Auslösung der Messinfrastruktur und Datenerfassung
• Datenmenge pro Ereignis: 2 Terabyte