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Nach der Gründung der Schweizerischen Lawinenforschungskommission 1931 erkannten die Kommissionsmitglieder schon bald, dass sie die Eigenschaften des Schnees und der Schneedecke erforschen mussten, um zu begreifen, wie Lawinen entstehen. Die Kommission wurde daher rasch umbenannt in „Kommission für Schnee- und Lawinenforschung“. Noch heute bilden Schneedeckenuntersuchungen eine unverzichtbare Grundlage für die Lawinenwarnung und ‑forschung.
Erste systematische Messungen begannen im Jahre 1936 im Versuchsfeld Weissfluhjoch auf 2540 m ü. M. Die Pioniere erfassten neben Neuschnee und meteorologischen Parametern auch den Schichtaufbau der Schneedecke, indem sie regelmässig Schneeprofile erstellten. Daneben untersuchten sie den Wärmehaushalt und die Setzung der Schneedecke sowie die Anrisse von Schneebrettlawinen (Abb. 1), wofür das Parsenngebiet besonders geeignet war. Die Methodik für diese Untersuchungen entwickelten die Forscher meist selbst; häufig passten sie Methoden an, die sie aufgrund ihrer wissenschaftlichen Grundausbildung als Mineraloge, Geologe, Ingenieur oder Geotechniker kannten. So entwickelten sie z. B. die Rammsonde (Abb. 2), um die Härte der Schneeschichten zu bestimmen. Dabei wird ein Rohr mit einer Kegelspitze in die Schneedecke gerammt. Ziel war – und ist auch heute noch – in kurzer Zeit, ohne zu graben, den Schichtaufbau zu ermitteln und daraus Rückschlüsse auf die Stabilität der Schneedecke zu ziehen.
Detaillierter Einblick in die Schneedecke
Mit der Rammsonde konnte dieses hochgesteckte Ziel nicht erreicht werden. In den späten 1990er Jahren entwickelten die Forschenden am SLF einen elektronischen „Nachfolger“ der Rammsonde: das Schnee-Mikro-Penetrometer (Abb. 3): Ein hochauflösender Kraftsensor an einer automatisch angetriebenen Sonde misst den Eindringwiderstand der verschiedenen Schneeschichten. Die Messungen mit dem SnowMicroPen sind schnell und objektiv und erfassen auch sehr dünne Schichten der Schneedecke – also mögliche Schwachschichten. Das SMP machte es erstmals möglich, viele Messungen in wenigen Stunden durchzuführen und damit vor allem die flächige Variabilität der Schneedecke zu erforschen. Aus dem Signal (Eindringwiderstand vs. Tiefe) kann unter anderem auch die Schneeart bestimmt werden. Auf Knopfdruck die Stabilität abzuleiten, ist auch mit dem SMP noch nicht gelungen, auch wenn wesentliche Fortschritte in diese Richtung erreicht wurden. Noch immer ist Graben angesagt: Die moderne Methoden werden meist noch mit klassischen Beobachtungen kombiniert, gerade auch mit Schneedeckentests.
Neue Technik Radar
Das Ziel einer schnellen, objektiven Charakterisierung der Schneedecke hat also bis heute nichts von seiner Aktualität eingebüsst. Zusätzlich sollte die Messung bestenfalls auch zerstörungsfrei sein, damit die zeitlichen Veränderungen der Schneedecke erfasst werden. Das SLF untersucht derzeit, ob ein Radarsystem, das vor dem Einwintern im Boden vergraben wird, dafür geeignet ist. Der Radar misst von unten die Schneeschichtung und erfasst zum Beispiel das Eindringen von Schmelzwasser.
Rutschblock als Vater der Stabilitäts-Tests
In den 1980er Jahren wurden Methoden entwickelt, um die Stabilität der Schneedecke im Gelände direkter zu untersuchen. Der Rutschblock, anfänglich als eine reine Demonstration eines Mini-Schneebrettes gedacht, etablierte sich als Standardtest. Eine 2 m x 1.5 m grosse Schneetafel wird auf allen Seiten von der Schneedecke isoliert, bevor eine Person sie zunehmend bis zum Bruch belastet (Abb. 4). Bald erkannten die Schneeforscher, dass es nicht nur wichtig ist, bei welcher Belastungsstufe der Block bricht, sondern dass es mindestens so sehr darauf ankommt, wie er bricht und welcher Teil des Blockes abgleitet. Heute wissen wir, dass diese Beobachtung mit der Bruchausbreitung zusammenhängt, die für die Lawinenbildung eine entscheidende Rolle spielt. Unterdessen gibt es Tests, die spezifisch auf die Bruchausbreitung ausgerichtet sind (Abb. 5).
Computermodelle
Feldmessungen werden – in Ergänzung zu Modellrechnungen und Laborexperimenten – auch in Zukunft ein wesentlicher Bestandteil der Forschung und der Lawinenwarnung sein. Da manuell aufgenommene Schneeprofile und Stabilitätstests als Punktmessungen nur selten ein umfassendes Bild der Situation im gesamten Alpenraum geben, ist es naheliegend die Schneedecke zu simulieren. Mit dem am SLF entwickelten Schneedeckenmodell SNOWPACK steht dafür ein bewährtes Programm zu Verfügung. An über 100 Standorten von automatischen Wetterstationen (IMIS) wird der Schneedeckenaufbau so stündlich modelliert (Abb. 6). Ähnlich wie beim SMP bildet die Bestimmung der Stabilität noch einen Knackpunkt – eine Herausforderung für weitere Forschung.