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Bei Skirennen entscheiden oft Hundertstelsekunden über Sieg oder Niederlage. Eine wichtige Voraussetzung für einen fairen Wettkampf ist, dass alle Athletinnen und Athleten die gleichen Pistenbedingungen vorfinden. Dafür müssen Rennpisten hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Sie sollten möglichst widerstandsfähig sein, sodass die Sportler sie bei ihren rasanten Abfahrten nur wenig in Mitleidenschaft ziehen.
Um extrem stabile Pisten herzustellen, setzen die Rennorganisatoren häufig Wasser ein, das mit verschiedenen Methoden in die Piste eingetragen wird. Dieses Wasser gefriert in den Poren des Schnees, erhöht seine Dichte und damit auch die Festigkeit der Rennpiste. Zu viel Wasser treibt allerdings den Ressourcenverbrauch und die Kosten unnötig in die Höhe und kann die Qualität der Piste in manchen Fällen sogar verschlechtern. Wie viel Wasser ist also nötig? Und wie lange dauert es, bis es ganz gefroren ist?
Kalte Pisten brauchen mehr Wasser
An der Ski-WM in St. Moritz im Februar 2017, an Weltcup-Events und auf seinen Versuchsflächen testete das SLF daher im Auftrag des WM-Veranstalters, wie man die Wässerung optimieren kann. Mit dem am SLF entwickelten Schneedeckenmodell «SNOWPACK» simulierten die Forschenden den Wassertransport in der Schneedecke für unterschiedliche Schnee- und Wetterverhältnisse. Es zeigte sich, dass nicht, wie bisher angenommen, vor allem die Härte der Piste und der eingesetzte Druck bestimmen, wie viel Wasser die Piste aufnimmt. Entscheidend ist vielmehr die Schneetemperatur; ferner spielen auch Dichte und Korngrösse eine Rolle: Je kälter und feiner der Schnee, umso mehr Wasser muss man einsetzen.
Mit den Computersimulationen von «SNOWPACK» konnten die Forschenden für unterschiedliche Wetter- und Schneeverhältnisse bis auf 5 cm genau vorhersagen, wie tief das Wasser in die Schneedecke vordringt und wie schnell es gefriert. Von diesen Erkenntnissen profitierte als erstes die Ski-WM in St. Moritz. Das Modell wurde nun so angepasst, dass es auch in anderen Skigebieten Pistenpräparations-Fachleuten helfen kann, die Wässerungen optimal zu planen.
Ein kleiner Vorsprung für die Schweizer Teams
Auch bei den XXIII. Olympischen Winterspielen in Südkorea im Februar 2018 werden die Schneeforscher des SLF mit ihren Schneedeckensimulationen im Einsatz sein. Im Auftrag von Swiss Olympic berechnen sie etwa 24 Stunden im Voraus, welche Schneebedingungen zu erwarten sind und informieren die Schweizer Teams exklusiv über Schneebeschaffenheit und Schneeoberflächentemperatur auf den kompletten Rennstrecken. Mit diesem Wissen können die Serviceleute die Ski auswählen und vorbereiten, die bei den Schneeverhältnissen zum Zeitpunkt des Wettkampfs möglichst schnell sind.
Ausser dem Schneedeckenmodell «SNOWPACK» nutzen die Forschenden dafür das erweiterte, ebenfalls am SLF entwickelte Modell «Alpine 3D», das das Gelände vor Ort dreidimensional darstellt. Damit die Prognosen so präzise wie möglich sind, haben sie die Strecken in Pyeongchang schon vergangenes Jahr genau ausgemessen. Für ihre Berechnungen greifen sie zudem auf Geländemodelle, Satellitenbilder, Wetterprognosen und vor Ort installierte Wetterstationen zurück. In Sotchi (2014) und in Vancouver (2010) haben die Forschenden die Schweizer Teams bereits erfolgreich mit ihren Simulationen unterstützt. Ein kleiner, aber im Zweifelsfall vielleicht entscheidender Vorsprung für die Athletinnen und Athleten, um die Nase vorn zu haben.
Die zwei am SLF entwickelten numerischen Modelle sind «Open Source» und so für jedermann zugänglich und nutzbar. (Julia Wessels, Diagonal 2/17)