Science
01/09/2019

Warum die Vorhersage von Lawinen so kompliziert ist

Trotz Computermodellen, die sogar Anleihen beim Hollywood-Film "Frozen" nehmen, bleibt die Berechnung von Schnee schwierig.

Wenn die weiße Pracht in derart geballter Form vom Himmel kommt, wie aktuell in weiten Teilen Österreichs, der Schweiz und Deutschland, ist höchste Alarmbereitschaft angesagt. Denn trotz der jahrzehntelangen lokalen Erfahrung und moderner Messinstrumente bleibt die genaue Vorhersage, wann und wo Lawinen abgehen, ein fast unmögliches Unterfangen. Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler mittels immer ausgeklügelter Computerprogramme zu berechnen, welche Zerstörungskraft von Lawinen in bestimmten Gebieten zu erwarten ist.

„Schnee ist ein äußerst komplexes Material mit verrückten Eigenschaften, da es sich stets extrem nah an seinem Schmelzpunkt befindet. Schon kleinste Veränderungen der Außentemperatur, aber auch Wind, Sonneneinstrahlung und die Beschaffenheit des Terrains kann die Zusammensetzung der Schneedecke so beeinflussen, dass Lawinen und Schneebretter ausgelöst werden“, erklärt Lawinenforscher Jan-Thomas Fischer vom Institut für Naturgefahren am Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) im futurezone-Interview. Schon einige Meter von einer Messstelle entfernt, könne die Schneesituation komplett anders sein.

Schwierige Forschung

Dazu komme, dass Lawinen keine einfachen Versuchsobjekte seien. „Im Normalfall gehen sie ab, wann sie wollen, und nicht wann die Wissenschaftler es für ihre Experimente gerade gerne hätten.“ Aufwändige Simulationen, welche die maximale Ausbreitung und Zerstörungskraft von Lawinen berechnen, werden vor allem für die Bestimmung von Gefahrenzonen verwendet, die das Risiko von extremen Wetterereignissen  – etwa für Bebauungspläne – berücksichtigt.

Ein Problem ist, dass Modelle für die Zusammensetzung der Schneedecke, für den tatsächlichen Abbruch von Lawinen und die tatsächliche Bewegung existieren, bisher aber nicht für eine Gesamtsimulation kombiniert werden konnten. Ein Durchbruch gelang im Vorjahr dem Lawinenforscher Johan Gaume, der an der EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) und dem SLF in Davos tätig ist. Er war von den realistischen Schneeanimationen des Disney-Kinofilms Frozen („Die Eiskönigin – Völlig unverfroren“) so angetan, dass er die Verantwortlichen kontaktierte und mit diesen ein wissenschaftliches Computerprogramm zur Simulation von Lawinen entwickelte.

Lawinenprognose mit Frozen

„Zum ersten Mal können wir nun den Auslösevorgang und das anschließende Fließverhalten einer Lawine mit einem Modell simulieren“, erklärt Gaume im futurezone-Gespräch. „Die mechanischen Vorgänge sind dabei komplett unterschiedlich. Der bis zum Lawinenabgang ruhende Schnee muss als festes Material analysiert werden. Wenn eine Lawine abgeht, kollabiert die instabile, schwache Schneeschicht. Ist der Schnee einmal in Bewegung, besitzt er Eigenschaften wie eine Flüssigkeit. Bei Staublawinen ist wiederum der Luftanteil enorm hoch. Das macht die Berechnung so kompliziert.“

Da eine derartig umfassende Simulation mit aktuellen Messdaten derzeit zwischen drei bis vier Tagen Berechnungszeit besitzt, kann sie bei Extremereignissen wie der jetzigen Schneesituation den Einsatzkräften nur bedingt helfen. In Zukunft, mit noch besserer Rechenleistung, könnten derartige Simulationen aber dazu führen, dass nicht nur die Wahrscheinlichkeit von Abgängen, sondern auch das Ausmaß von Lawinen abhängig von der aktuellen Schneezusammensetzung vorausgesagt werden können.

Im Inneren der Lawine

„Wenn wir künftig berechnen können, wie groß Lawinen sein werden, wie weit sie kommen und welche Zerstörungskraft sie entwickeln, dann können wir uns besser vor ihnen schützen – sei es hinsichtlich Evakuierungen, aber auch schon präventiv beim Bau von Gebäuden und bei der Optimierung von Schutzbauten in lawinengefährdeten Gebieten“, ist Gaume überzeugt. Aktuell verstehe man auch viel zu wenig, was im Inneren einer Lawine vorgehe und welche Faktoren genau zu ihrer Zerstörungskraft beitragen. Simulationen seien hier ein wichtiger Schlüssel, um das zu ergründen.