Erforschung der Schneedeckenvariabilität

Im Winter 2006/07 hat das SLF oberhalb von Davos im Gebiet Strelapass-Wannengrat-Chörbschhorn das neue Versuchsgebiet am Wannengrat in Betrieb genommen. Das Versuchsgebiet wurde mit insgesamt sieben automatischen Messstationen ausgerüstet, um das Windfeld sowie die Temperatur- und Strahlungsverhältnisse in komplexem alpinen Gelände detailliert zu erfassen. Das Versuchsgebiet ist Teil des Swiss Experiment, welches zum Ziel hat, die Auswirkungen der Klimaveränderungen in den Alpen mit einem engmaschigen Netzwerk von Sensoren besser messen und interpretieren zu können.

Die Messwerte vom Wannengrat dienen zudem dazu, die Lawinenbildung besser zu verstehen, so dass letztlich präzisere Lawinenprognosen möglich werden. Neben den automatisch erhobenen Daten werden auch intensive Messkampagnen durchgeführt, um die Schneedecken­eigen­schaften und deren räumliche Variation zu bestimmen. Dabei wird insbesondere die Schneedeckenstabilität untersucht. Das Verständnis der Entstehung und Entwicklung von räumlichen Stabilitätsmustern ist von entscheidender Bedeutung für die Prognose der Lawinengefahr. Mit Hilfe von Computermodellen (SNOWPACK, Alpine3D) sollen die Schneedeckeneigenschaften und deren Variationen simuliert werden. Die Messungen und Beobachtungen im Versuchsgebiet Wannengrat ermöglichen die Verifikation und Weiterentwicklung der Modelle, die in Zukunft eine zusätzliche Informationsquelle zur Beurteilung der Lawinengefahr durch den Lawinenwarndienst darstellen werden. 

Measuring and modelling spatial variability of snowpack stability

Spatial variability stands for differences in a snowpack at different scales. The snowpack can vary in a multitude of parameters like snow depths, surface characteristics, and weak layer characteristic and distribution. Reasons are mainly changing meteorological parameters (wind and radiation) due to terrain effects like slope, azimuth or shape but are only known in a qualitative sense. The snowpack also varies at different scales, i.e. in a slope influencing fracture initiation and propagation of slab avalanches in a negative and positive manner and in a region. At this scale it is important to know if weak layers or interfaces are present or not, how they are overlain (slab properties) and if there are patterns related to azimuth or elevation. Buried surface hoar for example, which is often related with slab avalanches, shows a big spatial variation. Reasons are that the fragile crystals can be easily destroyed by wind or the initiation conditions can vary because of small catabatic wind systems or solar radiation differences. In that project the focus is on the regional scale. In order to detect these reasons field measurements will be done to record snowpack and stability characteristics (cp. fig. 1).

Fig. 1: Rutschblock test (J. Schweizer)

This data set will be used for verifying a model complex called ALPINE3D which consists mainly of a snowpack model SNOWPACK, an energy balance and a wind drift model. The modelled incoming shortwave radiation can be seen in fig. 2, which shows a large variability.

Fig. 2: Modelled shortwave radiation (M. Schirmer)

A validation of the combination of the different models is presently lacking. The question, if ALPINE3D is able to model stability related patterns which are recognised in the field work, has to be solved. A study site is chosen in the surrounding of Davos and is provided with seven automatic weather stations (fig. 3) to assess first model input parameters and second verification data.

Fig. 3: Automated weather station (M. Schirmer)

A terrestial laser scanner (fig. 4) is used for mapping the spatial distribution of snow depth to control modelled snow transport output.

Fig. 4: Terrestrial laser scanner (M. Schirmer)

If the model is found to work accurate, the output can help finding reasons for the spatial variability since many important parameters cannot be measured in a high resolution in space an time. A stability evaluation for the region derived from the modelled snowpack will be related to predicted avalanche danger degree, avalanche activity and observed stability assessment to conclude if ALPINE3D can be a helpful tool for the operative avalanche forecast.

Participants:

• Michael Schirmer
• Sascha Bellaire
• Jürg Schweizer
• Michael Lehning
• Charles Fierz

• Michael Lehning