Innsbrucker Wissenschaftler erforschen die Dynamik von Lawinen und wollen dabei dem Zufall bei der Simulation, Berechnung und Prognose so wenig Platz wie möglich zu lassen.
Trotz intensiver Forschung wissen wir noch nicht genau, was in einer Lawine alles stattfindet“, gesteht Karl Kleemayr vom Institut für Naturgefahren und Waldgrenzregionen. Eine Lawine besteht nämlich einerseits aus dem Staubanteil, der mit bis zu 300 km/h und einer geringen Dichte dahinfetzt, andererseits aus dem Fließanteil, der als langsame, sehr dichte Masse ohne Turbulenzen hinabströmt. „Die Frage ist, wie können diese beiden Anteile gemeinsam abgehen? Aber nur gemeinsam schafft eine Lawine eine so vernichtende Gewalt, wie es beim Unglück in Galltür 1999 geschehen ist“, erklärt Kleemayr. Dort wurde eine riesige Masse gemessen, eine halbe Million Tonne Schnee – also eigentlich eine Fließlawine. Doch diese Masse raste mit einer so hohen Geschwindigkeit, wie es nur bei Staublawinen möglich ist. „Das Phänomen nennen wir turbulente Fließlawine.“
Wolframkügelchen als Schnee
Im Labor stellen die Naturgefahrenforscher die turbulenten Fließlawinen mit Wolframkügelchen in einem Wassertank nach: Das Dichteverhältnis von Wasser zu Wolfram entspricht etwa dem von Luft zu Schneepartikel, die Wolframkügelchen sind im Maßstab eins zu 100 den Schneepartikel ähnlich. So kann in kleinem Maßstab gemessen werden, wie die Lawinen abgehen und beispielsweise ein Haus oder eine Brücke umströmen.
Doch die Experimente zur Lawinendynamik laufen nicht nur im Labor ab. Das Innsbrucker Institut, das dem Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW) zugeordnet ist, ist Vorreiter bei der Entwicklung von High-Tech-Geräten, die auf den Bergen zur Erfassung von Schneedecken und Lawinenabgängen eingesetzt werden. Weltweit einzigartig ist das in Österreich entworfene Lawinenradar, das zugleich zwei verschiedene Geschwindigkeiten innerhalb einer Lawine messen kann. Die niedrigere Radarfrequenz misst den tiefer gelegenen Fließanteil und die höhere Frequenz misst die Schnee- und Eispartikel der darüber liegenden Staublawine.
Geräte werden manchmal zerstört
Wie darf man sich die Messarbeiten vor Ort vorstellen? „Unser wichtigstes Versuchsgebiet ist die Wattener Lizum. Durch unsere gute Zusammenarbeit mit dem Bundesheer können wir vom Militärhubschrauber aus Lawinen sprengen, und am Gegenhang stehen die Wissenschaftler mit Radar und Laserscanner“, berichtet Kleemayr. Am Lawinenhang selbst befinden sich keine Menschen, aber viele Messgeräte für kontinuierliche Aufzeichnungen, die beim Lawinenabgang leider auch oft kaputt gehen.
Auf der sicheren Seite bekommen die Wissenschaftler ihre Daten über die Dynamik. Während das Radar die Geschwindigkeiten misst, kann der Laserscanner die Oberflächen detailgetreu erfassen. Zentimetergenau laufen die Messungen der gefächerten Laserstrahlen im dreidimensionalen Raum, diese Daten werden anschließend zur Verbesserung der Computermodelle verwendet. „Ein Problem ist, dass unsere Messgeräte viel genauer sind, als unsere Modelle am Computer rechnen können. Wir haben zwar das modernste Simulationsmodell der Welt, das SAMOS-AT, doch auch das schafft gerade mal ein bis fünf Meter Geländeauflösung“, so Kleemayr.
Trotzdem sind die Lawinenforscher natürlich stolz auf die 3-D-Simulationen von SAMOS-AT, einer Software die von der Firma AVL-List in Graz programmiert wurde und genaueste Vorhersagen zur Lawinendynamik liefert. Neben dem Fließ- und dem Staubanteil werden auch die „Resuspensions-Schicht“, sozusagen die Austauschzone zwischen Fließ- und Staubanteil, und die Erosions-Schicht, die eine Lawine in ihrer Sturzbahn mitreißt, eingerechnet.
Derartige Computersimulationen sind die Basis für die Beurteilung von Lawinengefahren, aber „den echten Zufall kriegt man nie in die Modelle“, wie Kleemayr eine alte Weisheit der Physik ausdrückt. Deswegen vereinen die Innsbrucker für alle Prognosen statistische Wahrscheinlichkeiten mit physikalischen Modellen und ergänzen dies durch Expertenwissen von Personen, die vor Ort seit vielen Jahren die Gefahr beurteilen. So entwickelte das BFW das Lawinendiagnose-Werkzeug ADS (Avalanche Diagnosis System), mit dem beispielsweise Sicherheitsverantwortliche von Skigebieten oder Straßenabschnitten leichter entscheiden können, ob das Gebiet gesperrt werden muss. Neben der eigentlichen Lawinenprognose ist das Ziel solcher Informationssysteme auch die kontinuierliche Aufzeichnung von Lawinenabgängen und den dazugehörigen Wettersituationen.
„All das hilft in Zukunft hoffentlich auch bei der Verbesserung der Gefahrenzonenplanung“, meint Kleemayr. Denn obwohl die Grenzwerte nach dem Unglück von Galltür gesenkt wurden, ist es immer noch eine theoretische Grenze, die rote und gelbe Gefahrenzonen einteilt, da den Beurteilungen viele Unsicherheiten und Annahmen zu Grunde liegen. „Es ist ja nicht so, dass für Gebäude 50 Meter hinter der gelben Gefahrenzone eine Gefährdung ausgeschlossen werden kann“. Bisher wurden Schutzkonzepte zu oft auf einzelne Maßnahmen beschränkt.
„Keiner will Schutzmaßnahmen sehen“
Kleemayr fordert Maßnahmen-Pakete, die temporäre Aktionen wie Evakuierungen oder Sprengungen mit permanenten technischen Verbauungen kombinieren. „Das Hauptproblem bei der Umsetzung ist einerseits, dass alle sicher sein wollen, aber keiner will die hässlichen Schutzmaßnahmen sehen. Andererseits wird die Diskussion von Gefahr und Risiko zu oft politisch anstatt fachlich geführt“ schließt der Lawinenforscher.
AUF EINEN BLICK
Lawinenabgänge können gigantische Schäden und Leid verursachen. Was in den Schneemassen vor sich geht, versteht man aber trotz intensiver Forschung noch immer nicht. Die Wissenschaftler lernen aber dazu: Durch exakte Vermessung und Simulationen bekommen sie immer genauere Einblicke – und entwickeln immer bessere Prognose-Methoden.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 12.03.2008)