Wenn Lawinen auf Objekte treffen

Seit Beginn der Lawinenforschung untersuchen Wissenschaftler, welchen Druck Lawinen auf Hindernisse erzeugen. Bisherige Berechnungen beruhen auf Modellen, die zwar schnelle Fliesslawinen gut repräsentieren, jedoch den Druck durch langsam fliessende Nassschneelawinen unterschätzen können. In der Praxis – zum Beispiel zur Umsetzung geeigneter Schutzmassnahmen an Gebäuden – ist es jedoch wichtig, Lawinen mit verschiedenen Fliesstypen zu berücksichtigen. SLF-Forschende haben darum die Prozesse untersucht, welche bei der Wechselwirkung zwischen Hindernissen und Lawinen mit verschiedenen Fliesstypen auftreten, und eine neue Berechnungsmethode für den Lawinendruck auf Hindernisse entwickelt. Dazu mussten sie verschiedene Faktoren berücksichtigen, welche den Lawinendruck beeinflussen, wie etwa das Verhalten der Lawine während des Fliessvorgangs und die Kohäsion des Lawinenschnees. Mit der neuen Methode soll es nun möglich sein, Druckwerte genauer zu bestimmen.

Die Untersuchung der physikalischen Prozesse bei der Interaktion zwischen Lawinen und Hindernissen erfolgte mit der Methode der Diskreten Elemente (DEM). Eine Lawine wird als granulare Strömung modelliert, die je nach Zusammensetzung und Temperatur sehr unterschiedliche Fliesseigenschaften hat. Eine langsam fliessende Nassschneelawine baut in Bodennähe mehr Druck auf als an der Oberfläche, weil der Druck vom Gewicht des darüber liegenden Schnees abhängt. Zudem nimmt der Lawinendruck mit der Geschwindigkeit proportional im Quadrat zu, was insbesondere bei schnelleren Lawinen relevant ist. Die Forschenden liessen in Computersimulation zahlreiche virtuelle Lawinen auf Hindernisse mit verschiedenen Formen prallen. Daraus leiteten sie Berechnungsmethoden für den Druck ab, die sie schliesslich mit Messungen realer Lawinen an Hindernissen verglichen.