Simulation der Schneedeckenstabilität mit SNOWPACK

Die Stratigraphie der Schneedecke ist eine der wichtigsten Informationen um die Lawinengefahr zu bestimmen. Der Grad der Lawinengefahr wird durch die Schneedeckenstabilität und ihre räumliche Verteilung charakterisiert. Um diese Information zu bekommen werden im Feld Schneeprofile erhoben. Schneeprofilaufnahmen sind aber aufwendig und können an Tagen mit erhöhter Lawinengefahr oder in abgelegenen Gebieten nicht immer durchgeführt werden. Um die räumliche und zeitliche Auflösung zu verbessern, werden Modelle, welche die aktuelle Schneedecke nachbilden, benutzt.

Im Gegensatz zur direkten Schneeprofilaufnahme können Schneedeckenmodelle jede Stunde aufdatiert werden und sind nicht von der Wetter- und Lawinensituation abhängig.

SNOWPACK der stille Helfer

Seit über zehn Jahren gibt es das 1‑D Schneedeckenmodel SNOWPACK. Das am Institut entwickelte Model wurde über die letzten Jahre immer wieder verbessert und verifiziert. Das Model ist in mehreren Ländern (z.B. Schweiz, Italien, Japan) im operationellen Einsatz und unterstützt die Warndienste in der Einschätzung der Lawinengefahr. SNOWPACK kann die Stratigraphie der Schneedecke zeitlich und räumlich modellieren. Dafür werden die Energie- und Massenbilanz, die für die Entstehung und Veränderung einer alpinen Schneedecke verantwortlich sind, berechnet. Als Eingangsdaten für das Model dienen Werte von automatischen Wetterstation oder numerischen Wettermodellen.

Welche Information ist für Lawinenprognostiker wichtig?

Eine automatische oder halbautomatische Abschätzung der Schneedeckenstabilität basierend auf einer modellierten Stratigraphie kann wichtige Information liefern und dadurch die Arbeit von Lawinenwarndienste verbessern.

Für die Bestimmung der Schneedeckenstabilität liefert die Handhärte einzelner Schneeschichten einen wichtigen Überblick über den Charakter einer Schneedecke. Deshalb ist die Handhärte eine der ersten Einflussgrößen, welche für die Interpretation von Schneeprofilen begutachtet wird (wie weich ist meine Schwachschicht, wie kompakt ist das überlagernde Schneebrett?).

Aus diesem Grund wurde die Parametrisierung der Handhärte in SNOWPACK analysiert, mit Felddaten verglichen und verbessert. Simulierte Handhärte ist nun mit der Handhärte, die im Feld aufgenommen wird vergleichbar (Abb. 1) – ein wichtiger Schritt, um simulierte Schneedeckenstabilität zu bestimmen und zu verifizieren.

Zur Zeit untersuchen wir, ob Ansätze, die zur Bestimmung der Schneedeckenstabilität mit im Feld aufgenommenen Schneeprofilen auch auf SNOWPACK Simulationen angewandt werden können. Basierend auf Strukturunterschiede in der Schneestratigraphie, die für instabile Profile typisch sind, werden in der simulierten Schneedecke potenzielle Schwachschichten automatisch detektiert. Um die Ergebnisse dann zu überprüfen, werden die Lage und Charakteristiken der gefundenen, potenziellen Schwachschicht mit Daten aus Feldaufnahmen verglichen.

Erste Ergebnisse sind vielversprechend, da unsere automatische Detektionsmethode Schwachschichten entdeckt, die im Feld mit Stabilitätstests gefunden wurden (Abb. 2). In einem nächsten Schritt muss die Stabilität der gefunden Schwachsichten unter Berücksichtigung der Schwachschicht- und Schneebretteigenschaften bestimmt werden. Da das Zusammenspiel aus Schwachschicht und überlagerndem Schneebrett die Bruchausbreitung beeinflussen ist es wichtig diese Eigenschaften zu kennen und genau zu simulieren.

• Fabiano Monti