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Der Luftdruck bei Staublawinen
Von Max Büfler.
Verschiedene Autoren beschäftigten sich in den letzten Jahren mit den Lawinen und mit dem Problem ihres Luftdruckes. In der folgenden Darstellung soll eine plausible Erklärung der Bewegungsvorgänge versucht sein.
Gleichgültig, ob die Auslösung einer Lawine durch äussere Vorgänge, wie Erschütterungen, oder durch Störung des innern Gleichgewichtes, z.B. Überschreiten der Druckfestigkeit einer mächtigen Pulverschneeschicht, oder Überschreiten der Zug- und Scheerfestigkeit des gepressten Schneebrettes oder durch kriechenden und gleitenden Schnee ( bei Gefällszunahme ) erfolge, folgt die entstehende Lawine dem Gesetz — M. v2.
Dieser Ausdruck heisst in der Dynamik Wucht oder kinetische Energie oder lebendige Kraft. Die Wucht nimmt zu mit der Masse M, welche ihrerseits das Verhältnis vom Gewicht der Lawine zur Erdbeschleunigung darstellt, und dem Quadrate der Lawinengeschwindigkeit v. Für die Grosse der Wucht ist die Geschwindigkeit also massgebender als das Gewicht der Lawine. In Vergleichsfällen ist bei der Staublawine daher die Wucht immer grosser als bei der Grundlawine, weil eben die Geschwindigkeit der ersteren, dank der viel kleinern Bahnreibung des Pulverschnees, bedeutend grosser ist als bei der Grundlawine.
Die Lawine, sich meist an das Gelände schmiegend, jedoch im freien Sturz eine mathematische Bahn befolgend, beschleunigt ihren Lauf, « rast » zu Tal, bis geringes Gefälle, also vermehrte Reibung am Gelände, und andere Widerstände wie Erdwälle, Felsen, Gebäude, Wald, ihre Wucht vernichten. Die Fallenergie wird kurzerhand in Reibungsarbeit und Zerstörungsarbeit umgewandelt, angeblich im Moment, wo selbst die Lawine noch nicht zur Ruhe gekommen ist.
Woher der vorauseilende Druckluftstrom? Hinter der rasenden Lawine entsteht ein Vakuum oder wenigstens ein luftverdünnter Raum, den man DER LUFTDRUCK BEI STAUBLAWINEN sich für Bruchteile einer Sekunde als luftleeren Kanal vorstellen kann. In diesen Kanal stürzt plötzlich ein Teil, theoretisch die ganze atmosphärische Luftsäule mit Gewalt, d.h. mit einem Druck von maximal 10 t/m2 Grundfläche, die Lawine verfolgend, die fortgesetzt neues Vakuum erzeugt. Vergleichsweise würde der Schneedruck einer 10 m mächtigen Grundlawine nur etwa 5 t/m2 Grundfläche betragen und der Sohlendruck der Staublawine kaum über 1 to/m2.
Im Moment, da die Lawine abbremst, wird gemäss dem Trägheits-gesetz der Massen die Lawinenmasse vom Druckluftstrom mit übersetzter Geschwindigkeit überholt, dabei die Schneemassen passierend ( beobachtete Schneepfeile ) oder überströmend. Auf seiner Bahn tobt der Druckluftstrom, der gerade im Gegensatz zur Lawine am tiefsten Bahnpunkt die grösste Geschwindigkeit erreicht, seine Wucht über alle Hindernisse aus, wirft den Wald, fegt Gebäude weg und wirbelt Mensch und Tier durch die Luft, noch bevor die Lawine zur Ruhe kommt.
In « Die Alpen » Nr. 2, 1936, schreibt Rudolf Streiff die vorauseilende Druckluft der Kompression an der Lawinenstirne zu. Dieser Auffassung, übrigens jene verschiedener Autoren, stehen vorstehende Auslegungen gegenüber. Eine intensive Luftkompression auf Distanz von 100 und mehr Meter vor der Lawine ist mangels einer Führungswandung schwer vorstellbar, namentlich weil die Lawinenstirne im Profil gewissermassen stromlinienförmig, d.h. aerodynamisch geformt ist, im Zusammenhang mit der ausweichenden Luft an der Lawinenstirne.
Analog wäre zu erwarten, dass die komprimierte Luft vor den Artillerie-geschossen die Ziele umwerfen würde. Doch das Pfeifen der Geschosse in der Luft, das Zischen der Meteore beweist die Seitenreibung an der umgebenden Luft und bestätigt das Gesetz der Inertie, der Massenträgheit. Die Luft bleibt eben vorwiegend, wo sie ist. Sie wird sich nur massig komprimieren, dann nach oben ausweichen und wahrscheinlich den rückläufigen Aufwind, den Wirbel über dem mit Pulverschnee gesättigten Pressluftstrom der Lawine bilden.
Moderne Luftkreuzer mit über 40 m Durchmesser « pf eilen » mit ca. 36 m/sec in der Luft. Trotz der Stromlinienform der Luftschiffe und ihrer Symmetrie muss man in Betracht ziehen, dass deren Durchmesser ein 5- bis lOfaches der Lawinendicke erreicht.
Der Gotthardexpress stösst den 15 km langen Luftpfropfen im Tunnel nicht an den Vespero hinüber. Ein Teil wenigstens gleitet an der Tunnel-wandung zurück und gibt bei der Einfahrt in die Tunnelrö/ire dem Passagier die Luftkompression als leichten Druck auf das Trommelfell zu erkennen, ebenso die Entlastung bei der Ausfahrt aus dem Tunnel, weil der Gegendruck am Portal plötzlich nachlässt.
Hinter jeder Schnellbahn, Express, Kraftwagen strömt der Luftstrom von hinten in das « Vakuum » nach, und er strömt vor, falls das Fahrzeug plötzlich gestoppt wird, nur nicht im Ausmass wie bei der Fallbewegung des Lawinenstromes. Das « Verzuckern » der Häuserfronten mit Pulverschnee dürfte die Wirkung des Druckluftstromes allein schon beweisen. Aus dem Wasserbau kennen wir ähnliche Erscheinungen, wo die Kompression des Mediums in anderer Form sich auswirkt, z.B. das aufschlagende Wasser am Bug des Rennbootes oder am Brückenpfeiler. Die Reaktionserschei-nungen in Form von Schmiegelinien und Aufstau erfolgen in nächster Nähe der Kontaktfläche zwischen Wasser und Schiff bzw. Strompfeiler. Nicht zu übersehen ist das tausendfache Gewicht des Wassers gegenüber dem Luft-gewicht.
Um Menschen durch die Luft zu blasen, bedarf es grosser Geschwindigkeiten, weit über 50 m/sec ( Küstenorkan ). Die atmosphärische Druckhöhe kann dem Druckluftstrom der Staublawine 100 und mehr Meter Geschwindigkeit erteilen.
Vorstehender Erklärungsversuch soll zu weitern Beobachtungen anregen, namentlich hinsichtlich Festlegung der zeitlichen Relation zwischen Lawinenauslösung, Lawinenende und Moment des Windwurfes, dem Beginn der Zerstörungen. Die Auslegungen decken sich in der Hauptsache mit jenen von Rudolf Campell in « Die Alpen », 1934. Das dort vermutete zweite Vakuum scheint mir jedoch nicht plausibel.