Physik

Schneelawinen – die Gefahr aus dem Tal

Dass Skifahrer, die über steile Hänge wedeln, ausgedehnte Schneeschichten zum Abrutschen bringen können, ist nichts Neues. Weniger bekannt dagegen: Ein Skifahrer, der im flacheren Talgebiet fährt, kann im Hang eine Schneebrettlawine auslösen – zum Teil mehrere hundert Meter weiter bergauf.

Foto: pa / Lade / pa/Lade

Donnern Schneebrettlawinen ins Tal, sind Wintersportler und Bergsteiger in Gefahr. Forscher haben nun verblüffende Erkenntnisse zur Entstehung dieser Lawinen gewonnen – insbesondere zur Fernauslösung durch Skifahrer in flacheren Gebieten. Dieses Szenario scheint dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen – dennoch fordert es jährlich Todesopfer.

Doch wie geht eine solche Fernauslösung von Lawinen vonstatten? »Bei einer Schneebrettlawine rutscht die obere Schneeschicht ins Tal. Damit das passieren kann, muss sie sich zunächst von der darunterliegenden lösen«, sagt Prof. Dr. Peter Gumbsch, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg. Die bisher gängige Anschauung geht davon aus, dass sich die Schneeschichten durch Scherrisse voneinander lösen – die obere Schicht verrutscht in einem begrenzten Bereich. Wären die zwei Schneeschichten aufeinandergelegte Handflächen, entspräche ein Scherriss einem Übereinanderreiben. Voraussetzung dafür, dass die Schneeschichten verrutschen können: Der Hang muss steil genug sein. Mit Scherrissen lässt sich das Abreißen von Schneebrettern im steilen Gelände erklären. Wie aber kommt es zur Fernauslösung?

Gumbsch und seine Kollegen Michael Zaiser und Joachim Heierli an der Universität Edinburgh, Schottland, haben ein physikalisches Modell entwickelt, das dieses Phänomen erklärt. »Die Grenzschicht, die die Schneeschichten verbindet, besteht aus Eiskristallen, zwischen denen sich größere Zwischenräume befinden«, erklärt Heierli. Durch den Druck eines Skifahrers können die Eiskristalle brechen, sich von einander lösen und in die Zwischenräume rutschen – die Schicht sackt zusammen. Die daraufliegende Schneeschicht sackt ebenfalls ab.

Dieser Volumenkollaps, den man als Anti-Riss beschreiben kann, setzt Energie frei, die bisher nicht berücksichtigt wurde. Diese Energie sorgt dafür, dass der Riss sich ausbreiten kann. Vergleicht man die Schichten mit Handflächen, wäre der Anti-Riss ihr Zusammenpressen. Experimente kanadischer Forscher der Universität Calgary bestätigen die Theorie: Egal ob im flachen oder steilen Gelände – es ist gleich schwer, einen Bruch auszulösen.

Einmal hervorgerufen, pflanzt sich dieser als Anti-Riss fort. Er kann den Berg hinauf- oder hinunterwandern und innerhalb von Sekunden mehrere hundert Meter groß werden: Die Schneeschichten verlieren ihren Verbund. Nur Reibungskräfte können dann den Schnee daran hindern, abzugleiten. Wo diese nicht ausreichen, rutscht die obere Schicht ab – eine Schneebrettlawine entsteht.