Die Wirkung von Sprenstoff auf die künstliche Auslösung von Lawinen

Abb. 1: Aufnahme einer Explosion mit einer Hochgeschwindigkeitskamera (Foto: A. van Herwijnen/SLF).

Künstliches Auslösen von Lawinen mittels Sprengstoff ist eine wichtige temporäre Massnahme im Lawinenschutz. Die Druckwelle, welche sich von der Explosion ausbreitet (Abb. 1), dringt bei einer Sprengung in die Schneedecke ein und verursacht durch eine rasche Bewegung einen Bruch. Dieser Bruch führt bei geeigneter Kombination eines Brettes und einer Schwachschicht zur Lawinenauslösung. In Skigebieten wird diese Massnahme häufig genutzt, um den Wintersportlern ein sicheres Pistenerlebnis zu ermöglichen. Aber auch Infrastruktur wie z.B. Strassen, Bahnlinien und Siedlungsgebiete müssen vor Lawinen geschützt werden. Dabei kann die künstliche Auslösung von Lawinen permanente Massnahmen wie Lawinenverbauungen oder Strassengalerien und temporäre Massnahmen wie längere Strassensperrungen ergänzen und/oder ersetzen. Viele Auslösungen erfolgen noch mit Sprengstoff von Hand oder aus dem Helikopter. Fixe Sprenginstallationen finden aufgrund der Witterungsunabhängigkeit und der sicheren Bedienung immer grössere Verbreitung.

Was passiert in der Schneedecke, wenn gesprengt wird?

Uns interessieren vor allem die Prozesse innerhalb einer Schneedecke während der Sprengung und wie weit weg von der Explosion wir bei einer gegebenen Schneedecke noch eine Lawine auslösen können.

In diesem Projekt wollen wir folgende Fragen beantworten:

• Was ist die Wirkung einer Druckwelle auf die Schneedecke?
• Wie breitet sich die Druckwelle in einer gewissen Schneedecke aus?
• Mit welcher Stärke trifft eine Druckwelle in einer bestimmten Distanz von der Explosion auf die Schneedecke?
• Was sind die verschiedenen Prozesse, die zur Lawinenauslösung nach einer Sprengung führen?
• Ist es möglich die Schneedecke sowie dominante Prozesse während einer Sprengung mit einem Modell abzubilden?
• Kann die Topographie in einem solchen Modell berücksichtigt werden?
• Was ist die Effektivität von verschiedenen Sprengsystemen?

Der Explosion auf der Spur

Sprengungen sind sehr dynamische Prozesse mit hohen Geschwindigkeiten. Mithilfe von hochgenauen Messinstrumenten auf und in der Schneedecke untersuchen wir die Ausbreitung und Energie der Druckwelle in bestimmten Distanzen. Dazu werden Mikrophone und Beschleunigungssensoren verwendet (Abb. 2). Damit wir reproduzierbare Messwerte erhalten und unsere Sensoren nicht mit der Lawine ins Tal gerissen werden, werden diese Versuche auf einem grossen flachen Feld mit einer räumlich vergleichbaren Schneedecke (Projekt Schneedeckenvariabilität) durchgeführt.

Abb. 2: Offenes Schneeprofil mit Messinstrumentierung. Die versetzt übereinander eingeführten Sensoren im rechten Bereich des Schneeprofiles messen die Beschleunigung in der Schneedecke während der Explosion. Das Mikrofon (gelb) auf der Schneeoberfläche misst den Luftüberdruck der Explosion. Die schwarzen Punkte an der Profilwand dienen zum Verfolgen von Verschiebungen innerhalb der Schneedecke (Foto: S. Simioni/SLF).

In einem weiteren Schritt modellieren wir Sprengungen mit dem Computer. Dadurch soll im Einzelfall beurteilt werden, wo eine Sprenganlage am besten installiert wird. Dies ist wichtig, um beurteilen zu können, in welchen Abständen in einem Hang fixe Installationen oder Sprengungen nötig sind.

• Stephan Simioni