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Sind Schneekristalle in der Schneedecke zufällig angeordnet oder orientiert?

 

Eiskristalle sind besonders: Sie lassen sich etwa tausendmal leichter entlang ihrer sechseckigen Ebene (senkrecht zur c-Achse) verschieben als senkrecht dazu. Schon Mitte des letzten Jahrhunderts vermuteten deshalb die Schneeforscher vom Weissfluhjoch, dass möglicherweise die Setzung der Schneedecke auch von der Orientierung der Eiskristalle in der Schneedecke beeinflusst wird. Bislang fehlte allerdings ein genügend genaues Instrument, um diesen Zusammenhang nachzuweisen.

Fabienne Riche und Martin Schneebeli untersuchten gemeinsam mit Maurine Montagnat vom Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement (LGGE) in Grenoble die Mikrostruktur des Schnees und dessen Kristallorientierung. Im Labor setzten sie natürlichen Schnee der Metamorphose aus. In regelmässigen Abständen verfolgten sie die Schneestrukturen mit dem Mikro-Computertomografen und dem Automatic Ice Texture Analyser (AITA), einem Gerät welches die Orientierung der Kristalle auf wenige Grad genau misst. Dabei zeigte sich eine charakteristische Umorientierung der Eiskristalle: Zunächst waren die c-Achsen vorwiegend vertikal, später mehr horizontal orientiert. Gleichzeitig mit dieser Umorientierung änderte sich auch die Form der Kristalle.

Die Resultate zeigen, dass Schneekristalle nicht immer, wie oft angenommen, zufällig in der Schneedecke angeordnet sind. Dass sich die Orientierung während der Metamorphose so stark ändert, wurde bisher erst theoretisch vorhergesagt. Weitere Experimente sollen klären, wie stark die Kristallorientierung tatsächlich den Setzungsprozess beeinflusst [Riche2013].

Die c-Achsen von Kristallen können nebst dem Automatic Ice Texture Analyser (AITA) auch mit computer-gestützter Polarisationsmikroskopie (CIP) bestimmt werden. Die Methode basiert auf einer Standard Optik und auf Bildanalysentechniken. Es wird ein leicht verändertes Polarisationsmikroskop, eine Digitalkamera (schwarz-weiss) und ein Computer verwendet. Dieses Projekt von Sabine Leisinger wird CIP erstmals auf Schnee anwenden [Heilbronner2013]

Details zum Projekt

Projektdauer

2011 - 2015

Projektleitung

Dr. Martin Schneebeli