Untersuchungen zur Schneeverfrachtung im SLF Grenzschichtkanal

Der Wind kann grosse Mengen an Schnee umlagern. Dort wo sich der windverfrachtete Schnee ablagert, steigt die Lawinengefahr an, da grössere Mengen an Schnee freigesetzt werden können die teilweise zu katastrophalen Lawinen führen. Experten sagen: Der Wind ist der Baumeister der Lawinen.

Bild 1: Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von Schneepartikeln in Saltation im SLF Grenzschichtwindkanal (Schneepartikel sind im Bereich von 1-2mm gross).

Die Verfrachtung von Schnee durch Wind geschieht auf 3 verschiedene Arten: Kriechen, Saltation und turbulente Suspension. Beim Kriechen, auch Rollen oder Reptation genannt, verbleiben die Schneepartikel immer sehr nahe der Oberfläche. Grösstenteils sind sie im direkten Kontakt mit dem Boden, gelegentlich führen sie auch kleinere Sprünge von einigen (zehntel) Millimetern aus. Während der Saltation folgen die Schneepartikel ballistischen Flugbahnen mit maximalen Höhen von ~ 10 - 20 cm und Längen von bis zu einigen Metern. Turbulente Suspension meint die Verfrachtung von Schnee durch turbulente Wirbel in der atmosphärischen Grenzschicht über längere Distanzen. Gelegentlich wird auch noch eine vierte Verfrachtungsart als modifizierte Saltation unterschieden die den Übergang von Saltation zu turbulenter Suspension umfasst. Von allen Verfrachtungsarten wird die Saltation im Allgemeinen als die wichtigste Transportart im Hinblick auf den Schneemassenfluss angesehen.

Im Grenzschichtwindkanal des SLF wird schwerpunktmässig die Verfrachtung durch Saltation untersucht. Im Einzelnen werden die Grössenverteilung der Schneepartikel, deren Massenkonzentration und die Unstetigkeit des Verfrachtungsvorganges erforscht. Weitere Untersuchungsaspekte umfassen die Flugbahnen der Schneepartikel, d.h. deren Austritt- und Eintrittwinkel und -Geschwindigkeiten, deren Höhen, Länge sowie Krümmung. Zu diesem Zweck werden Versuche im Windkanal mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Schneedeckeneigenschaften (Alter, Korngrösse,…) durchgeführt. Zur Untersuchung werden ein bildgebendes Schattenverfahren sowie Particle-Tracking-Velocimetry (PTV) Technik eingesetzt.

Bild 2:  (links), Schattenbild mit Schneepartikel in Saltation (Mitte) und zugehörige Partikelgrössen (rechts).