Meteorologische und schneephysikalische Untersuchung von Gleitrissen und Gleitschneelawinen : Diplomarbeit, Leopold-Franzens-Universität Innsbruck

Innsbruck

2010

126 S.

Monographie

175266

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, anhand von meteorologischen und schneephysikalischen Daten die Bedingungen, welche zum Abgang von Gleitschneelawinen bzw. zur Ausbildung von Gleitrissen führen, zu bestimmen. Im ersten Teil der Arbeit sind die auf die Schneedecke wirkenden Kräfte und die daraus resultierenden Spannungen, sowie die Verformungen, welcher die Schneedecke unterliegt, kurz behandelt worden. Eine Übersicht über das Themengebiet der Gleitschneelawinen und den Stand des
diesbezüglichen Wissens der Fachwelt zu diesem Thema wurde gegeben und des Weiteren ist das Versuchsfeld Schmittenhöhe und das Snowgripper-Projekt kurz
beschrieben worden. Die Art und die Quellen der vorhandenen Daten wurden erläutert und anhand der ZAMG- und BFW-Daten wurde ein erster Überblick über die drei Winter im Beobachtungszeitraum gegeben. Die drei Gleitschneelawinen und zwei Gleitrisse, welche in dieser Periode im Versuchsfeld Schmittenhöhe aufgetreten sind, wurden auf Grundlage der Datensätze der ZAMG und des BFW einer ersten Analyse unterzogen. Die Ergebnisse der Simulationen des SHAW-Modells sind in weiterer Folge mit den gemessenen Werten verglichen worden und das Modell wurde in mehreren Schritten an die Verhältnisse auf der Schmittenhöhe angepasst. Anhand der Daten des SHAW-Referenzlaufes wurden die drei beobachteten Winter und die fünf in diesem Zeitraum aufgetretenen Gleitschneeereignisse einer weiteren Untersuchung mit den Schwerpunkten auf die Schneephysik und den Wassertransport im System Schneedecke Erdboden unterzogen. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen wurden zusammengefasst und diskutiert. Dabei wurde gezeigt, dass Gleitrisse bzw. Gleitschneelawinen immer wieder an den selben Orten mit fast identen Abmessungen auftreten. Des Weiteren konnte die These bestätigt werden, dass die 0°C-Isothermie der Schneedecke eine notwendige Voraussetzung für den Abgang einer Gleitschneelawine bzw. für die Ausbildung eines Gleitrisses ist. Eine durch Schmelzwasser und/oder Regen durchfeuchtete Schneedecke scheint laut den Ergebnissen dieser Arbeit ein weiteres Kriterium für den Abgang von Gleitschneelawinen bzw. die Ausbildung von Gleitrissen zu sein. Auch beim Wassertransport aus der durchfeuchteten Gleitschicht in den Erdboden kann von einer für die Entstehung von Gleitrissen und den Abgang von Gleitschneelawinen wichtigen Voraussetzung gesprochen werden. Eine Belastungszunahme durch Niederschlag und einen Änderung des Spannungszustandes der Schneedecke durch Wiedergefrieren kommen laut den Ergebnissen in dieser Arbeit ebenfalls, zumindest als Mitgrund, für den Abgang einer Gleitschneelawine bzw. für die Ausbildung eines Gleitrisses in Frage.
Aufbauend auf das Snowgripper-Projekt des BFW [Fromm et al., 2004; Rainer et al., 2005] konzentriert sich diese Arbeit auf die beim Entstehen von Gleitrissen bzw. bei einem Abgang von Gleitschneelawinen ablaufenden Prozesse im System Schneedecke Erdboden. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf den Wassergehalt und den Wassertransport innerhalb der Schneedecke und des Erdbodens gelegt. Die Simulation des Systems Schneedecke Erdboden und die innerhalb dieses Systems ablaufenden Prozesse wurden mittels des SHAW-Modells durchgeführt, das mit gemessenen Daten initialisiert und verifiziert wurde. Anhand der Beobachtungen und der Erhebungen vor Ort konnte gezeigt werden, dass Gleitrisse bzw. Gleitschneelawinen immer wieder an denselben Orten mit fast identen Abmessungen auftreten. Des Weiteren konnte aufgrund der Simulationsdaten die 0°C-Isothermie und die komplette Durchfeuchtung der Schneedecke als notwendige Voraussetzungen für den Abgang von Gleitschneelawine bzw. für die Ausbildung von Gleitrissen aufgezeigt werden. Ein aus der durchfeuchteten Gleitschicht in den Erdboden stattfindender Wassertransport konnte ebenfalls bei allen Gleitschneeereignissen beobachtet werden. Eine Belastungszunahme durch Niederschlag und einen Änderung des Spannungszustandes der Schneedecke durch Wiedergefrieren können laut den Ergebnissen dieser Arbeit zumindest ein Mitgrund für den Abgang von Gleitschneelawinen bzw. für die Ausbildung von Gleitrissen sein.
Based on the Snowgripper-project of the BFW [Fromm et al., 2004; Rainer et al., 2005] this thesis focuses on the involved processes within the snowpack soil system during
glide-crack formation or glide-avalanche release. Particular attention was paid to the water content and the water transport within the snowpack and the soil. The simulation
of the snowpack soil system and the involved processes within the system were carried out using the SHAW model, which was driven and verified by locally measured
data. Based on the observations and surveys in the field it has been shown that glide-cracks and glide-avalanches occur repeatedly at the same places with almost identical shape and dimensions. Furthermore, based on the simulation data, could be shown that melt conditions throughout the snowpack and associated penetration of liquid water down to the bottom is a necessary requirement for glide avalanche release or glide crack formation. A water transport occurring from the wetted lowermost layer of the snowpack into the ground has also been observed during all snow-gliding-events. According to the results of this study a load increase due to precipitation and a change in the state of stress by refreezing of the snowpack can at least be a contributory cause for glide-avalanche release or glide-crack formation.
Einleitung ; Motivation ; Ziel und Aufbau der Arbeit ; Anmerkungen zur Arbeit ; Die Schneedecke ; Kräfte, Spannungen und Festigkeiten in der Schneedecke ; Zugkraft, Zugspannung und Zugfestigkeit ; Druckkraft, Druckspannung und Druckfestigkeit ; Scherkraft, Scherspannung und Scherfestigkeit ; Verformung der Schneedecke ; Lawinen ; Lawinen allgemein ; Gleitrisse und Gleitschneelawinen ; Das Versuchsfeld Schmittenhöhe ; Das SHAW-Modell ; Ein- und Ausgabedateien ; Gleichungen und Parametrisierungen ; Energiebilanz ; Energiebilanz der Schneedecke ; Massenbilanz der Schneedecke ; Niederschlag ; Daten ; Verfügbares Datenmaterial ; Verlauf der Winter 2002/03, 2003/04 und 2004/05 ; Winter 2002/03 ; Winter 2003/04 ; Winter 2004/05 ; Gleitschneeereignisse ; Gleitschneelawine am 10. Oktober 2003 ; Gleitschneelawine am 03. November 2003 ; Gleitriss am 19. März 2004 ; Gleitschneelawine am 24. November 2004 ; Gleitriss am 20. März 2005 ; Simulation - Testläufe ; Eingabedaten ; Testlauf 1 ; Testlauf 2 ; Testlauf 3 ; Testlauf 4 ; Simulation - Referenzlauf ; Winter 2002/03 ; Winter 2003/04 ; Winter 2004/05 ; Gleitschneelawine am 10. Oktober 2003 ; Gleitschneelawine am 03. November 2003 ; Gleitriss am 19. März 2004 ; Gleitschneelawine am 24. November 2004 ; Gleitriss am 20. März 2005 ; Ergebnisse ; Diskussion ; Zusammenfassung ; Abbildungsverzeichnis ; Literaturverzeichnis ; Anhang A