Die Physik von Schneebrettlawinen ähnelt Erdbeben
Durch die Vergrösserung des Massstabs für die Simulation von Schneebrettlawinen von einem auf hundert Meter haben Wissenschaftler der EPFL und des WSL-Instituts für Schnee- und Lawinenforschung SLF eine Entdeckung gemacht, die unser Verständnis der Funktionsweise dieses Lawinentyps grundlegend verändert. Die Entdeckung mag als kleine Revolution in einem Nischenbereich erscheinen. Sie offenbart jedoch den Beitrag, den die gewaltigen, heute verfüg-baren Rechenkapazitäten zur besseren Beobachtung komplexer physikalischer Phänomene leisten können. Die Ergebnisse der Forschung sind soeben in der Fachzeitschrift «Nature Physics» erschienen.
Im Jahr 2018 veröffentlichte der Forscher Johan Gaume in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der «University of California» in Los Angeles eine erste Studie in «Nature Communications». Er hatte zuvor eine dreidimensionale Schneebrettlawine mit bisher unerreichter Genauigkeit nachgebildet.
Nach dieser Pionierleistung setzen Jo-han Gaume, heute Leiter des Lawinensimulationslabors an der EPFL und Mitarbeiter am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, und sein Doktorand Bertil Trottet ihre Forschung in grösserem Massstab fort und beobachten eine überraschende Veränderung des Anrissverhaltens bei der Lawinen-auslösung. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Riss ausbreitet, beträgt über 100 Meter pro Sekunde, eine Schnelligkeit, die weit über den experimentellen Messungen liegt, die rund 30 Meter pro Sekunde ausweisen. Die beiden Forscher denken zunächst an einen Fehler.
Scherbruch
Eine Schneebrettlawine zeichnet sich durch einen scharfen, linearen Riss an der Spitze der abgehenden Schneemasse aus. Sie kann entstehen, wenn eine dichte Schicht, das sogenannte Schneebrett, auf einer sehr kohäsionsarmen Schwachschicht liegt. Entsteht eine Lawine, zum Beispiel durch einen Skifahrer, bricht die Schwachschicht ein, und das Schneebrett verliert seinen Halt. Die Biegung des Schneebretts wird so zu einer der treibenden Kräfte für die Ausbreitung des Bruchs. Zumindest war dies bislang der Kenntnisstand, der auf Experimenten und numerischen Simulationen mit Schneebrettlängen von weniger als zwei Metern beruhte.