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Vom Schnee
Die Anwohner solcher durch Schnee-Lauwenen gefährlicher Berg-Gegenden bedienen sich bey Anlegung ihrer Häuser, Ställe, auch ganzer Dorfschaften, aller Mittel, welche ihnen die Lage des Orts verschaffet, um entweder den Schaden gänzlich abzuwenden, oder wenigstens zu schwächen. Niemals sezen sie an den Fuss eines gäh-stozigen Bergs ihre Gebäude, es wäre dann, dass ein vorstehender Hügel, oder obstehender Wald so bequem läge, dass dadurch eine herabstürzende Lauwe sich auf die Seiten zertheilen, und ihre Kraft zeitlich verlieren könnte. Man siehet auch hin und wieder unten an den Berg dreyeckige Mauern, deren spiziger Winkel gegen dem gefährlichsten Ort des Bergs steht, um die herabfallende Lauwe zu zertheilen, und von andern Gebäuden abzuhalten. » Wieder rund ein Jahrhundert später.
Das Alpengebiet hat seine « Verzauberung », das Dämonische für den Menschen verloren. Es wird entdeckt und erforscht. So auch das Phänomen Lawine. J. Coaz, der erste eidgenössische Oberforstinspektor, ein geborner Bündner, Forstmann und Topograph, ein Beobachter und eine Forschernatur, verfasste 1891 das zusammenfassende Buch « Die Lauinen der Schweizeralpen », in welchem er den Schneefall beschreibt, die Temperaturen beachtet, bei denen Schnee fällt, und die Temperatur in der Schneedecke, die Schneehöhen und die Schnee-Umwandlung. Er bespricht die Bewegung des Schnees, die Bildung von Schneeschlipfen und Lawinen, den Lawinenkegel, die Verbreitung der Lawinen in den Schweizer Alpen, gibt zum erstenmal eine eigentliche Statistik der Lawinen und behandelt einzelne Lawinenunglücksfälle. Eingehend beschreibt er verschiedene Lawinenformen und behandelt, seinem Beruf entsprechend, die Möglichkeiten der Lawinenverbauung, die Sicherung von Dörfern und Weilern, Menschen und Tieren, Strassen und Wegen und Brücken vor den Verderben bringenden Lawinen.
In der Folge haben dann neben einzelnen Naturwissenschaftern eine ganze Reihe von im Gebirge tätigen Forstleuten sich mit dem Problem der Lawinen, deren Ursachen und Folgen und mit den Sicherungsmöglichkeiten gegen deren Bildung und Gefahren abgegeben und dadurch die Grundlagen geschaffen, welche vor zwei Jahrzehnten zur Gründung des eigentlichen Schnee- und Lawinenforschungszentrums auf Weissfluhjoch-Davos führten. Diese Vorarbeit soll hier nicht vergessen werden.
Vom Schnee
Von R.U. Winterhalter Mit 1 Bild ( 24Zürich ) Noch vor wenigen Jahrzehnten hat man die Metalle als einheitliches Material betrachtet. Man hat ihre Festigkeitseigenschaften bestimmt, hat sie verformt, gewalzt, gebogen, kurz alle jene Manipulationen mit ihnen ausgeführt, die für die Formgebung zu irgendeinem Gebrauchszweck notwendig waren. Erst in neuester Zeit erkannte man, dass für die Beurteilung aller Metalleigenschaften die genaue Kenntnis der Metalleinkristalle und die des Kristallgefüges von Bedeutung sind. So ist man bei der Metallforschung dazu übergegangen, das Augenmerk auf das kristalline Gefüge zu werfen; man hat Einkristalle gezüchtet, deren Verhalten eingehend studiert und gelangte so zu grundlegenden Erkenntnissen, die auch das Verhalten der technischen Metalle geklärt und die Technik ausserordentlich günstig befruchtet haben. Eine Metallkunde ohne Studium der Metallkristallographie im weitesten Sinne ist heute nicht mehr denkbar.
Ähnlich verhält es sich beim Schnee. Wohl ist hier - wie übrigens auch bei den Metallen - von einzelnen frühzeitig erkannt worden, dass Neuschnee Eiskristalle sind und dass die Schneedecke aus einer Vielheit von Kristallen aufgebaut ist. Intensiv hat aber das kristall-kundliche und physikalische Studium dieses Materials, des Schnees, erst vor wenigen Jahren eingesetzt. Es sind vor allem Japaner, Engländer, Schweden, die sich dafür zu interessieren begannen und durch ihre Studien auch Forscher anderer Länder anregten. Die Neuheit dieser Forschung zeigt sich schon in der noch ganz unsicheren Namengebung. Mit dem Ausdruck Schnee werden heute noch die differentesten Gegenstände bezeichnet.
Die aus der Luft absinkenden Neuschneekristalle weisen rein bildlich die verschiedensten Formen auf. Es sind Nadeln, Sterne, Platten, die häufig miteinander kombiniert sind ( siehe Photo und « Die Alpen », 1944, S. 17-21 ). Schneefall bei hoher Temperatur liefert oft vergraupelte Kristalle. Es haben sich dann an die sonst glasklaren Kristalle Nebeltröpfchen angesetzt. Berühren sich während des Falles mehrere Kristalle, so haften sie aneinander, und es entstehen vielkristalline Gebilde, die Schneeflocken. Bei der Betrachtung der Einzelkristalle lässt sich leicht erkennen, dass sie nach einem bestimmten Prinzip gebaut sind. Sämtliche Neuschneekristalle, welche äussere Form sie auch aufweisen, sind sechszählig ( siehe Figuren ). Diese Kristalle haben die Eigenschaft, dass ihre Wachstumsgeschwindigkeit in der Ebene der a-Achsen wesentlich grösser ist als senkrecht dazu in Richtung der c-Achse, weshalb sternförmige und plattige Kristalle weit häufiger sind als prismatische oder stengelige. Besonders stark ist das Wachstum in Richtung der a-Achsen selbst. Die Bildung der Seitenäste und die Auffüllung der Filigranstruktur zu Platten ist im wesentlichen abhängig von der Materialzufuhr.
Nicht nur in freier Atmosphäre bilden sich die Eiskristalle nach dem sechszähligen Prinzip, sondern auch im Wasser. Lässt man destilliertes Wasser an ganz ruhigem Orte langsam sich abkühlen, so entstehen darin, obschon die Materialzufuhr hier erleichtert ist, neuschneeartige dendritische Kristalle.
Durch statistische Beobachtungen lässt sich feststellen, dass im allgemeinen die ver-schiedenst geformten Schneekristalle während eines Schneefalles zu Boden sinken. Meistens ist es eine Mischung von Sternen und Tafeln, stäbchenförmige Kristalle sind seltener. Unter besonderen Bedingungen wiegt aber die eine oder andere Schneeart vor. So fallen bei bestimmten meteorologischen Verhältnissen vorwiegend ziemlich dicktafelige, kleine sechsseitige Platten; aus ihnen entsteht eine für den Skifahrer ausgesprochen « stumpfe » Schneeoberfläche. Anders, wenn sich bei ziemlich grosser Kälte und ruhigem Schneefall sogenannter Wildschnee absetzt. Die Neuschneekristalle des Wildschnees sind immer sehr gross, sternförmig, bei denen an geometrisch bestimmten Punkten räumliche, sechszählige sternförmige Äste herausgewachsen sind. Infolge dieses sehr sperrigen Baues bilden sie am Boden ein ausserordentlich lockeres Schneesediment, eine Schneeart, die für den Skifahrer günstig ist und ein rasches Gleiten erlaubt.
Über den genauen Zusammenhang zwischen Meteorologie und Kristallform sind wir VOM SCHNEE noch viel zu wenig orientiert. Es gehört dazu nicht nur die Kenntnis der Verhältnisse am ersten Bildungsort eines Kristalles, sondern auch jener seines Flugweges.
Der am Boden abgelagerte Neuschnee behält seine ursprüngliche Kristallform nicht lange bei. Die schönen, kantigen Schneekristalle wandeln sich dort in kurzer Zeit um. Durch periodische Untersuchung von einzelnen, in geschlossenen Kammern aufbewahrten sternförmigen Kristallen konnte festgestellt werden, dass sich sehr bald die Kanten und Spitzen abrunden, dann beginnen die Kristalle sich an besonders schmalen Stellen einzuschnüren, schliesslich trennen sich einzelne Teile ab und bilden mehr oder weniger kugelige Körner. Bei gleicher Masse hat der Neuschneekristall eine wesentlich grössere Oberfläche als die aus ihm durch die eben erwähnte Umformung oder Metamorphose entstandenen Altschnee-körner. Die Umwandlung ist temperaturabhängig. Bei Minus -Temperaturen nahe dem Nullpunkt erfolgt sie rascher als bei grosser Kälte.
1 Hexagonales Achsenkreuz. In einer Ebene liegen drei gleichwertige Winkel von 60° miteinander einschliessende a-Achsen; senkrecht zu dieser Ebene steht die c-Achse. Bei Drehung der c-Achse um 60° oder das Mehrfache davon gelangt die geometrische Figur mit sich selbst zur Deckung.
2 Sternförmiger Schneekristall mit Seitenästen.
3 Schneekristall mit hexagonalem Plättchen ( Basisplatte ) im Zentrum, daran ansetzend skelettartige Haupt- und Nebenäste.
4 Zwei aufeinanderliegende hexagonale Plättchen ( Basisplatten ).
5 Hexagonales Prisma, nadelige Kristalle.
6 Hexagonales Prisma mit Basisplättchen, hanteiförmiger Kristall.
7 Becherförmiger Kristall. « Schwimmschneekristall. » Kombination von hexagonalen Prismen und Basisplättchen.
So einfach diese Metamorphose ( die sogenannte destruktive Metamorphose ) scheint, ist sie doch noch recht wenig untersucht. Man weiss nichts über die energetischen Verhältnisse, die Oberflächenspannungen, die Art der Wanderung der Moleküle, und auch über die Metamorphose im Verbände ( Schneedecke, Nebeneinander verschiedener Kristalle und Kristallformen ) ist man über ganz rudimentäre Vorversuche nicht hinausgekommen. Es lässt sich aber erahnen, dass das Studium dieser Probleme nicht nur für den Schnee, sondern für alle kristallinen Materialien von eminenter Bedeutung ist.
Druckstöße bei einer Sprengung Pression d' air lors d' une explosion ( Die Sprenggase sind durch Zusatz von Ruß besser sichtbar gemacht ) ( Les gaz explosifs sont rendus visibles par l' addition de suie ) Man erkennt einen starken Stoß In Richtung der Hauptströmung, daneben vorgelagert eine schwächere Verdichtung leicht schräg On distingue une forte poussée en direction du courant principal, tandis qu'une poussée plus faible se développe latéralement Der Frontalstoß ist keilförmig und beginnt sich zu spalten. Die nachfolgenden Stöße sind ungeordnet La coulée frontale triangulaire commence à se diviser; les masses Qui suivent sont désordonnées In der Hauptstromrichtung hat ein kräftiger Stoß eine Spitze gebildet, die links und rechts von ebenfalls starken, gleichgerichteten Stößen gefolgt wird. Man erkennt Wirbel auch vorne an der Front Une coulée plus forte s' avance en pointe dans la ligne du flot principal, accompagnée à gauche et à droite de coulées parallèles. On distingue des tourbillons au front de la masse 26/27/28129 - photos Dr E. Rohrer, Bassersdorf ( Zurich ) Nachfolgende Stöße mehr oder weniger in Richtung der Hauptströmung Des coulées d' arrière-garde suivent plus ou moins le flot principal Zur Frage des Luftdruckes bei Staublawinen — De la trombe d' air causée par une avalanche poudreuse Die Entwicklung der Stime einer Staublawine — Evolution du front d' une avalanche poudreuse Die Stirn der Lawine ist breit, rechts bildet sich ein seitlicher Stoß aus Le front de l' avalanche est large; à droite, il se forme une coulée latérale B Weiteres Anwachsen des seitlichen Stoßes. In der Richtung der Hauptströmung bleibt die Lawine praktisch am selben Ort Les poussées latérales s' accentuent; la coulée principale suit son cours Weiteres Anwachsen des seitlichen Stoßes. In der Richtung der Haupt Strömung bleibt die Lawine praktisch am selben Ort Les poussées latérales s' accentuent; la coulée principale suit son cours 30131132 - photos Dr E. Rohrer, Bassersdorf ( Zürich ) D Weiteres Anwachsen des seitlichen Stoßes. In der Richtung der Hauptströmung bleibt die Lawine praktisch am selben Ort Les poussées latérales s' accentuent; la coulée principale suit son cours Auch nach links erfolgt ein Stoß, und in der Mitte scheint ebenfalls einer steh vorzubereiten Une poussée se développe également à gauche, tandis qu'une autre se prépare au centre Der seitliche Stoß links ist kräftig geworden, und in der Mitte ist ein dünner Keil vorausgeeilt La poussée latérale de gauche s' est accentuée, tandis qu'au centre un coin pointe en avant Der mittlere Stoß ist wieder der stärkste, die Lawine hat die Form eines Kreuzes La coulée médiane est de nouveau la plus forte; l' avalanche prend la forme d' une croix 33134135136 - photos Dr E. Rohrer, Bassersdorf ( Zürich ) Mit dem Umwandlungsvorgang vom Neuschnee in den Altschnee, mit der Oberflächen-verringerung ist eine Raumverminderung des Aggregates verbunden; der Schnee setzt sich.
Da die Metamorphose temperaturabhängig ist, ist es auch die Setzung, eine altbekannte Erscheinung, bleibt doch der lockere, pulverige Neuschnee bei grosser Kälte viel länger erhalten als bei höherer Temperatur.
Die in einem kurzen Zeitintervall gefallene Neuschneedecke ist nie einheitlich gebaut. Es zeigen sich in ihr bei genauer Untersuchung Differenzen. In Schichten oder Linsen sind verschiedene Kristallarten angehäuft. Hier fiel der Schnee ruhiger, dort unter Windeinfluss, es fanden während des Schneefalls kleine oder grosse Temperaturschwankungen statt. So bildet ein einzelner Schneefall nur bei grober Betrachtung eine einheitliche Schicht. Es zeigt sich dies auch darin, dass oftmals bei Schneebrettlawinen nur eine obere Neuschneeschicht abgleitet oder sich die Schneequader während des Gleitens in mehrere Schichtpakete aufteilen.
Beinahe ununtersucht ist der Haftungsvorgang von Neuschnee auf Altschnee resp. überhaupt auf liegendem Schnee. Bringt man Neuschneekristalle auf eine hochpolierte Eisfläche, so haften diese in kurzem. Zwischen den beiden Eiskörpern finden Austausch-vorgänge statt. Macht man denselben Versuch mit einer Schneeschicht, lässt sich diese nicht mehr sauber vom Eis trennen. Ähnliche Vorgänge müssen auch zwischen zwei verschiedenen Schneeschichten vorhanden sein. Verantwortlich für diese Erscheinung sind die Temperatur-Verhältnisse und die kristallographische Orientierung der sich berührenden Kristalle.
Es ist hier der Ort, kurz über den Temperaturgradienten in der Schneedecke zu sprechen. Normalerweise ist die Temperatur bei einiger Schneehöhe am Boden ungefähr 0° C. Nach oben nimmt im Hochwinter die Temperatur bis etwa 20-30 cm unter der Oberfläche ab, von dort an bis zur Oberfläche nimmt sie je nach der Lufttemperatur zum Teil stark zu, zum Teil stark ab. Bei grober Messung hat man in der Schneedecke bis zu der erwähnten Grenzschicht einen beinahe gleichmässigen Temperaturabfall. Wahrscheinlich würden genaue Messungen von Schichtchen zu Schichtchen nicht unerhebliche Temperaturdifferenzen, an den Schichtgrenzen sogar Temperatursprünge von der Grössenordnung eines Zehntelgrades zeigen, und es ist wahrscheinlich, dass diese für die sogenannte konstruktive Metamorphose verantwortlich sind.
Wird eine Altschneemasse von einer Neuschneeschicht zugedeckt, so wandert die Grenzschicht nach oben. Damit tritt in der untern Schneemasse eine Erwärmung ein, die die Metamorphose und das Setzen fördert.
Wir haben oben von konstruktiver Metamorphose gesprochen. Es zeigt sich, dass auch der Altschnee nicht beständig ist, sondern sich unter dem Einfluss des Temperaturgradienten, von Strömungen und damit zusammenhängend von Stoffwanderungen wieder umwandelt. Sukzessive bilden sich aus den rundlichen Altschneekörnern sogenannte Schwimmschneekristalle. Es sind dies vorwiegend becherförmige Kristalle, bei denen Basis und Prismenflächen alternieren. Sie sind identisch mit dem Höhlenreif und mit einzelnen Reif bildungen an der Oberfläche des Schnees oder an andern Gegenständen. Besonders rasch und gross entstehen diese Reif kristalle an Grenzflächen, etwa an eingeschneiten Harschflächen, an dünnen Eishorizonten, aber auch ganz allgemein an Diskontinuitäten innerhalb der Schneedecke. Diese neugebildeten, formschönen Kristalle sind ohne oder von äusserst lockerem Zusammenhang. Sie bilden innerhalb der Schneedecke vornehmlich die « Schmier»Schicht der Schneebrettlawinen.
Tritt zum trockenen Schnee Wasser ( Schmelz-, Regenwasser ) hinzu, so bildet sich um Körner und Kristalle ein Wasserfilm. Körner und Kristalle werden mindestens teilweise Die Alpen - 1955 - Les Alpes6 zerstört. Beim Gefrieren lagert sich das Wasser an die vorhandenen Körner an. Diese werden grösser und die Hohlräume sukzessive aufgefüllt. Die Aggregation mehrerer aneinander-stossender, gleichorientierter Eiskörner wird gefördert.
Die bisherigen Untersuchungen zahlreicher Forscher der verschiedensten Nationen haben unsere Kenntnisse erweitert und uns im Verstehen der Umwandlungsvorgänge, der Lawinenbildung, der Entstehung des Gletschereises und des Mechanismus des Gletscher-flusses etc. weitergebracht. Trotz allem müssen wir aber zugestehen, dass vieles Stückwerk geblieben ist und es noch grosser Anstrengungen bedarf, um manch Unverstandenes zu erklären.