Die Produktion von naturidentischem Schnee

Das SLF in Davos ist in der Lage, naturidentischen Schnee zu produzieren.

Wozu braucht es naturidentischen Schnee?

Der Schnee, welcher im Kältelabor produziert wird, dient für wissenschaftliche Studien über das Verhalten des Schnees. Im Sommer ist es oft zu kompliziert oder sogar unmöglich, natürlich gefallenen Schnee zu finden. Ausserdem hat Schnee aus der Natur oftmals sowohl eine unterschiedliche Dichte als auch Abweichungen in anderen Eigenschaften.

Mit der „Schneemaschine“ haben wir die Möglichkeit, die gewünschte Art des Schnees zu produzieren und somit eine wichtige Voraussetzung für wissenschaftliche Experimente zu erfüllen. Dieser Schnee unterscheidet sich vom Kunstschnee, welcher von Schneekanonen zur Pistenpräparation produziert wird dadurch, dass mit der Schneemaschine tatsächlich gewachsene Kristalle und nicht nur kleine Eiskörner gewonnen werden

Weitere Anwendungen

Über die Bedingungen, welche für das Wachstum von Schneekristallen erforderlich sind, herrschen immer noch viele offene Fragen. Beispielsweise die, wie chemische Substanzen im Schnee absorbiert werden und was für einen Einfluss dies auf ihn hat. Dieser Einfluss könnte einen wichtigen Faktor in den Vorgängen der unteren Atmosphärenschichten spielen.

Funktionsweise

Das Konzept der Schneemaschine besteht darin, kalte Luft über ein geheiztes Wasserbecken zu blasen, um übergesättigte Luft zu erhalten. Diese Luft steigt auf und kondensiert an dünnen, gespannten Nylonfäden. An diesen wachsen die Eiskristalle und fallen, sobald sie gross genug sind, in ein Auffangbecken.

Abbildung 1: Funktionsweise

Das Ziel ist die wiederholbare Produktion von verschiedenen Arten von Schnee, so wie sie im untenstehenden Morphologiediagramm dargestellt sind. Bis jetzt sind wir in der Lage, Schnee mit einer Dichte zwischen 30 und 120 kg/m3 zu produzieren und mit einem maximalen Ertrag von 0.3kg/h.

Die Hauptanteile der Eiskristalle werden als Dendriten, Nadeln oder Eisgraupel gewonnen, wie sie in Abbildung 3-5 sichtbar sind. Die Parameter, welche die Form der Eiskristalle beeinflussen sind die Temperatur, welche von der Temperatur des Kältelabors abhängt sowie die Übersättigung, welche indirekt durch die Wassertemperatur im Wassertank gesteuert wird.

Abbildung 2: Morphologiediagramm, Quelle: Kenneth G. Libbrecht

Die Apparatur

Die Schneemaschine, welche wir benutzen, wurde nach einem Prototyp von Nakamura (1987) gebaut und kürzlich, nach einer mehrmonatigen Testphase weiter modifiziert.

Die Luft wird durch einen Radiallüfter mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von 300 m³/h bewegt. Dieser wird durch einen Frequenzregler gesteuert.

Das Aufheizen des Wassers geschieht durch ummantelte Heizstäbe, kontrolliert durch ein Widerstandsthermometer und ein Digitalmessgerät.

Abbildung 6: Aufbau der Apparatur