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Auf den Spuren von Katastrophenlawinen Lawinenversuche im Vallée de la Sionne 1999
Der Winter 1998/99 zeigte deutlich, dass Lawinen nicht nur Skitouristen und Snowboarder, sondern in Aus-nahmesituationen auch heute noch Siedlungen und Verkehrswege gefährden können. Im Lawinenver-suchsgelände Vallée de la Sionne des SLF konnten 1999 bei Gross-lawinenniedergängen eine Fülle von Daten gewonnen werden, die erlauben, die Prozesse von Lawinen besser zu verstehen. Dies wiederum ermöglicht es, Instrumente zu entwickeln, die für die Herstellung von Lawinengefahrenkarten für die Raumplanung und die Dimensionierung von Schutzbauten präzisere Daten liefern.
Seit dem 17. Jahrhundert sind zahlreiche Lawinenereignisse mit Todesopfern in bewohnten Gebieten schriftlich überliefert. Im 20. Jahrhundert verloren allein im Winter 1950/51 98 Menschen durch Lawinen ihr Leben. Im Anschluss an jenen «Jahrhundertwinter» beschloss der Bund, die Schutzmassnahmen gegen solche katastrophale Grosslawinen zu intensivieren. Das Eidgenössische Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF) in Davos unternahm in der Folge grosse Anstrengungen, um sowohl für aktive (Lawinenverbauungen im Anrissgebiet,Ablenk- oder Auffangdämme) als auch für passive Massnahmen (Lawinengefahrenkarten zur Berücksichtigung der Lawinengefahr in der Raumplanung, Lawinenwarnung) gute Grundlagen zu erarbeiten. Dank der ﬁnanziellen Unterstützung des Bundes konnten die Kantone und Gemeinden in den letzten 40 Jahren sehr viele dieser Schutzmassnahmen verwirklichen.
Dieses Vorgehen war berechtigt: Zwischen dem 26. Januar und dem 25. Februar 1999 ﬁelen bei drei aufeinander folgenden Niederschlagsfronten in grossen Teilen der Schweizer Alpen Neuschneemengen von mehr als 5 m. Diese Schneemassen führten zu zahlreichen grossen Lawinenniedergängen, die insgesamt 17 Menschenleben forderten und zahlreiche Gebäude zerstörten. 1
Obwohl diese Zahl der Todesfälle immer noch hoch ist, liegt sie deutlich unter jener von 1951. Der Erfolg der umgesetzten Massnahmen ist umso grösser, wenn man die Zunahme der Einwohner im gefährdeten Alpenraum (seit 1951 verdreifacht) bzw. jene der Verkehrswege (ein Vielfaches) berücksichtigt.
Das SLF wurde von der Eidg. Forstdirektion beauftragt, eine Ereignisanalyse durchzuführen (vgl. Bibliograﬁe). Diese Analyse zeigte neben den vielen Erfolgen auch Schwachstellen sowohl im Bereich der Schutzmassnahmen als auch im Bereich der Organisation der Rettungsdienste auf. Diese Mängel gilt es nun zu beheben. Einen wichtigen Beitrag dazu leisten dabei die Erkenntnisse aus den Lawinenversuchen im SLF-Ver-suchsgelände «Vallée de la Sionne».
Ziel der Arbeiten auf dem SLF-Lawinen-versuchsgelände im Vallée de la Sionne 2 auf dem Gebiet der Gemeinde Arbaz (VS) ist, möglichst viele physikalische Parameter von Grosslawinen zu messen, um die Prozesse innerhalb von Grosslawinen besser verstehen zu können. Die gewonnenen Messdaten dienen dazu, die bestehenden Lawinenmodelle zu verbessern und neue, computergestützte Simulationsmodelle zu entwickeln. Diese Modelle werden für die Erstellung von genaueren Lawinengefahrenkarten und zur präziseren Dimensionierung von Lawinenschutzbauten verwendet. Um ausreichende Grundlagen für die Weiterentwicklung der Lawinenmo-delle zu erhalten, ist es notwendig, bei Grosslawinen die angerissenen und abgelagerten Schneemengen (Volumen, Dichte) zu erfassen und die Fliesshöhen, Geschwindigkeiten und Druckkräfte während des Lawinenniedergangs zu messen. Weil es sich bei Grosslawinen um einen gefährlichen Prozess handelt, sind ein geeignetes Testgelände und eine aufwändige Instrumentierung notwendig, um ohne Sicherheitsrisiko zu diesen Messdaten zu kommen.
Das Gebiet «Vallée de la Sionne», direkt nördlich von Sion, wurde als Ver-suchsgelände ausgewählt, weil es von der Topograﬁe und der Infrastruktur her gute Voraussetzungen aufweist: ein Lawinenhang mit einer Neigung zwischen 25° und 45° und 1200 m Höhenunterschied zwischen dem Anriss- und Ablagerungsgebiet, dazu gute Mess- und Beobachtungsmöglichkeiten dank einem ideal gelegenen Gegenhang, bestehende und sichere Zufahrtswege und ein verhältnismässig schneereiches Klima. Im Lawinenzug Crêta Besse wurden verschiedene Messinstrumente und Hindernisse zur Messung von Fliesshöhen und Druckkräften installiert. Am Gegenhang wurde ein Bunker gebaut, um von dort aus die Geschwindigkeiten mit Radargeräten messen zu können.
Genau gleich wie im übrigen Schweizer Alpengebiet führten auch im Vallée de la Sionne drei kurz aufeinander folgende Nordwestströmungen zu grossen Schneemengen (1,2 bis 1,5 m in jeder Periode). Die gleichzeitig vorherrschenden stürmischen Winde führten zu einer zusätzlichen Schneeverfrachtung in das südöstlich exponierte Anrissgebiet. Unmittelbar nach jeder der drei Schneefallperioden gab es eine kurze Schönwetterperiode mit der nötigen Sicht, in der es gelang, je eine grosse Lawine künstlich auszulösen. Von den am 30. Januar, 10. Februar und 25. Februar künstlich ausgelösten Lawinen erreichte jede sowohl die Hindernisse in der Sturzbahn als auch den am Gegenhang erstellten Bunker.
Es muss als Glücksfall gewertet werden, dass zu einem Zeitpunkt, in dem zahlreiche verheerende Lawinen im ganzen Alpengebiet aufgetreten sind, detaillierte Messungen an vergleichbar grossen Lawinen durchgeführt werden konnten. Wegen der ausserordentlichen Grösse der Lawinen entstanden leider auch einige Schäden an Hindernissen, Feldstrassen und Wald. Diese Schäden blieben jedoch in einem akzeptablen Rahmen.
In den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Ergebnisse der Lawinenversuche 1999 kurz dargestellt.
Mit Hilfe der Fotogrammetrie, dank der Gelände- und Schneeoberﬂächen dreidimensional vermessen werden können, wurde die Anrissmächtigkeit entlang der Anrisskante und das Ablagerungsvolu-men von allen drei Lawinen bestimmt. Die mittlere Anrissmächtigkeit der Lawinen betrug zwischen 1 und 2,1 m. Bei der Lawine vom 10. Februar konnte auch das Volumen des losgebrochenen Schnees in einem Teil des Anrissgebiets bestimmt werden. Dabei zeigte sich, dass die Anrissmächtigkeit entlang der Anrisskante nicht repräsentativ für das ganze Gebiet ist, sondern nur eine grobe Grössenordnung betreffend die Lawine wiedergibt.
Wie vielerorts war auch das im Vallée de la Sionne abgelagerte Volumen immens. Nach den drei Lawinen füllten 1,4 Mio. m 3 Lawinenschnee das Tal. Die maximalen Ablagerungshöhen betrugen 30 m und reichten weit den Gegenhang hinauf. Nach der Lawine vom 25. Februar musste mit Motorsägen ein 5 m tiefes Loch gegraben werden, um die Mess-equipe aus dem Bunker am Gegenhang zu evakuieren. Feldmessungen ergaben bei allen Lawinen Schneedichten im Ablagerungsgebiet von 400–500 kg/m 3, was etwa der Hälfte der Dichte von Eis entspricht.
Ein Vergleich der angerissenen Schneemengen mit den abgelagerten Schneemassen zeigte, dass Lawinen nicht nur den Schnee aus dem Anrissgebiet ins Tal transportierten, sondern entlang der gesamten Sturzbahn den Neuschnee und auch Teile der Altschneedecke mitrissen. Diese Erkenntnis wurde durch spezielle Radargeräte, die an drei verschiedenen Stellen entlang der Sturzbahn im Boden eingegraben waren und Messdaten betreffend Fliesshöhen und Schichtung der Schneedecke und der Lawine lieferten, bestätigt. Die Schneeaufnahme entlang der ganzen Sturzbahn hat insbesondere auf die Ab-lagerungshöhe von Lawinen einen grossen Einﬂuss und wurde in den bisherigen Lawinenmodellen noch zu wenig berücksichtigt. In Zukunft müssen die Lawinensimulationsmodelle in diesem Bereich deutlich verbessert werden.
Zur Erfassung der Lawinengeschwindigkeiten wurden sowohl Radar- als auch Videomessungen durchgeführt. Ziel der Videomessungen war, die Lawine aus verschiedenen Perspektiven aufzunehmen, um die Position der Lawinenfront und die Entwicklung der Staubwolke zu jedem Zeitpunkt zu dokumentieren. Die Videobilder wurden mit Hilfe von Pass-punkten und dem digitalen Geländemodell geometrisch entzerrt, sodass die Frontpositionen der Lawine lagerichtig auf einer Karte dargestellt werden konnten.
Aus diesen Frontpositionen können die mittleren Geschwindigkeiten entlang von bestimmten Proﬁllinien abgeleitet werden. Im Bereich der Hindernisse wurden auf diese Weise mittlere Front-geschwindigkeiten von 180 (30. Januar) bis 280 km/h (25. Februar) gemessen. Dank den Videoaufnahmen konnte auch die Höhe der Staubwolke zu verschiedenen Zeitpunkten grob abgeschätzt werden.
Mit Hilfe der Radarinstrumente, die im Bunker installiert waren, wurden nicht nur die Frontgeschwindigkeiten, sondern auch die Maximalgeschwindigkeiten innerhalb der Lawine gemessen. Bei der Lawine vom 25. Februar betrugen die maximal gemessenen Geschwindigkeiten im Innern der Staublawine knapp 400 km/h und lagen damit um mehr als 100 km/h über der mittleren Frontgeschwindigkeit. Diese Ergebnisse zeigen deutlich den turbulenten Charakter einer Grosslawine und tragen wesentlich zum besseren Verständnis der Dynamik von Lawinen bei.
Die Lawinen waren teilweise grösser, als bei der Dimensionierung der Hindernisse angenommen worden war. Durch den Druck wurden einige Hindernisse in der Sturzbahn beschädigt. Trotzdem konnten wichtige Messresultate über die Krafteinwirkung der Lawine auf die Hindernisse gewonnen werden. Bei der Lawine vom 1O. Februar wurden während einer Zeitspanne von mehreren Sekunden quasistationäre Druckkräfte von 50 t/m 2 (dies entspricht etwa einem Gewicht von 20 Elefanten auf einem Quadratmeter) gemessen. Kurze Einschläge von einzelnen Lawinenteilen erreichten Kraftspitzen von bis zu 120 t/m 2. Diese Messungen bestätigen die Annahme, dass innerhalb einer Grosslawine grob drei verschiedene Schichten unterschieden werden können, nämlich ein ﬂies-sender Teil (Fliesslawine), eine Schicht, die aus herumﬂiegenden Schneeknollen von 1 cm bis 1 m besteht (Saltationsschicht), und eine Staubschicht. Die kurzen Einzelstösse wurden durch die herumﬂiegenden Knollen in der Salta-tionsschicht, deren Vorhandensein zusätzlich durch Videoaufnahmen aus dem Bunker kurz vor dem Eintreffen der Lawine am Bunker bestätigt wurde, verursacht.
Für die Risikobeurteilung in einem Siedlungsgebiet ist es nicht nur wichtig, die möglichen Druckkräfte einer Lawine genau zu kennen, sondern auch, wie häuﬁg mit einer Grosslawine eines bestimmten Ausmasses zu rechnen ist. Um über die Häuﬁgkeit der Lawinenereignisse von 1999 im Vallée de la Sionne Genaueres zu erfahren, wurden sowohl die beschädigten als auch die noch stehenden Bäume auf ihr Alter hin untersucht. Auf einzelnen erhöhten Rippen im Lawinenhang stehen Bäume von mehr als 250 Jahren. Diese haben auch die Lawine vom 25. Februar schadlos überstanden. Der älteste Baum, der durch die Lawinen zerstört wurde, war 207 Jahre alt. Die meisten zerstörten Bäume waren jedoch weniger als 100 Jahre alt. Die Wiederkehrdauer der Lawine vom 25. Februar 1999 dürfte daher etwa 100 Jahre betragen. Neben den Erkenntnissen betreffend der Häuﬁgkeit konnten auf Grund der Art der Waldschäden auch wertvolle Information über die Druckwirkung von Staublawinen im Auslaufbereich gewonnen werden.
Während der Lawinenversuche 1999 konnten unter extremen Bedingungen eine grosse Fülle von Daten über die Dynamik von Grosslawinen gewonnen werden. Von den Erkenntnissen proﬁtieren die Einwohner und Besucher des gefährdeten Alpenraums, können doch auf Grund dieser Ergebnisse die Lawinengefahrenkarten für die Raumplanung und die Dimensionierung von Schutzbauten noch präziser erstellt werden.