Werden mitgerissen

Minicomputer erlauben Forschern Blick in Lawinen

Elektronik
30.01.2023 09:44

Lawinen können bereits gut vorausgesagt und simuliert werden. Es ist aber nach wie vor schwierig, Vorgänge im Inneren von Lawinen im Detail nachzuvollziehen. In einem vom Wissenschaftsfonds FWF und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt wollen nun Wissenschaftler mit Hilfe von Sensoren in den zu Tal rasenden Schneemassen verschiedene Messungen durchführen und so in eine Lawine „hineinsehen“. Das könnte u.a. die Suche nach Verschütteten erleichtern.

Bisher wird vor allem mittels Radar die innere Dynamik von Lawinen vermessen. Im Projekt „AvaRange: Objektverfolgung in Schneelawinen“ verfolgt Jan-Thomas Fischer, Leiter des Instituts für Naturgefahren des Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) in Innsbruck, gemeinsam mit Partnern einen anderen Ansatz: Minicomputer mit ausgeklügelter Sensorik, wie man sie auch in modernen Smartphones findet, sollen inmitten der Schneebewegungen in einer Lawine Aufzeichnungen anfertigen.

„Dazu gehören Elemente zur genauen Positionierung mittels Satellitennavigationssystemen, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, die die Lage der Sensormodule im Raum bestimmen, oder Sensoren, die die Temperaturentwicklung genau vermessen können“, so Fischer in einer Aussendung des FWF.

Avarange-Forscher Michael Neuhauser bei der Bergung eines 80 Zentimeter tief verschütteten Sensors (Bild: avarange.com)
Avarange-Forscher Michael Neuhauser bei der Bergung eines 80 Zentimeter tief verschütteten Sensors

Die Wissenschaftler widmen sich dabei vor allem kleineren Lawinen, für die noch nicht so ausgereifte Simulationswerkzeuge zur Verfügung stehen. Um Daten von mehreren Lawinenereignissen mit vergleichbaren Rahmenbedingungen zu finden und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, kooperieren die Wissenschaftler mit dem Skigebiet Nordkette bei Innsbruck, wo regelmäßig Lawinensprengungen durchgeführt werden.

Sensoren werden mitgerissen
Die in stabile Hüllen verpackten Sensoreinheiten werden dabei so platziert, dass sie von den Lawinen mitgerissen werden. Sie haben dabei nicht nur Kontakt zu Messpunkten außerhalb der Lawine, sondern sollen in einer fortgeschrittenen Entwicklungsstufe auch mit ihren „Kollegen“ in der Lawine kommunizieren und etwa per Funkabstandsmessung kontinuierlich ihre relativen Positionen bestimmen. Das ist notwendig, um ihre chaotischen Bewegungen innerhalb der Schneemassen nachzuvollziehen.

Von den so erfassten Bewegungsabläufen wollen die Forscher auf eine Reihe innerer Eigenschaften von Lawinen schließen. Dazu gehört etwa das Phänomen der sogenannten „inversen Segregation“, bei der sich Schneepartikel oder -klumpen verschiedener Größe bilden und sich die größeren Teile mit der Bewegung tendenziell nach oben sortieren. Das wird auch von Lawinen-Airbags ausgenutzt, die ihre Träger an die Oberfläche der Lawine transportieren sollen.

Doch die tatsächliche Bewegung der Schneeklumpen innerhalb der Lawine hänge von vielen Faktoren ab. „Dazu gehört nicht nur die Größe der Teile, sondern etwa auch ihre Dichte und ihre genaue Form“, erklärte Fischer, der herausfinden will, wie diese Eigenschaften das Fließen der Schneepartikel in der Lawine beeinflussen und bestimmen. Die Wissenschaftler wollen mit diesen Erkenntnissen neue Simulationswerkzeuge erstellen und der Wissenschaft frei zur Verfügung stellen. Verbesserte Simulationen könnten ihren Angaben zufolge etwa helfen, Schutzbauten richtig zu positionieren und zu dimensionieren, den wahrscheinlichsten Verschüttungsort von Lawinenopfern im Lawinenkegel zu bestimmen, oder Lawinen-Airbags zu verbessern.

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