Im Fokus der aktuellen Forschungsarbeiten an der Universität Konstanz steht die Untersuchung von Lawinen und deren physikalischen Eigenschaften. Das Projekt, geleitet von den Wissenschaftlern Matthias Fuchs, Florian Vogel und Philipp Baumgärtel, zielt darauf ab, zu klären, wann ungeordnete Festkörper, wie Schneemengen, ihre Stabilität verlieren und damit in einen Zustand des Rutschens übergehen. Diese Thematik ist nicht nur für die Wissenschaft von Bedeutung, sondern hat auch wichtige praktische Anwendungen, insbesondere in der Herstellung verbesserter Materialien für verschiedene Anwendungen.
Die Forscher verwenden zur Analyse des Stabilitätsverlusts innovative „Euclidean random matrix“ (ERM) Modelle. Dabei erzeugen sie Vibrationen innerhalb der Teilchensysteme, um herauszufinden, wie sich deren Verhalten unter unterschiedlichen Bedingungen verändert. Es wurden signifikante Ergebnisse erzielt, die zeigen, dass der Stabilitätsverlust auftritt, wenn Vibrationen mit niedrigen Frequenzen fast gegen Null streben. Dies führt zur Auflösung der Schallgeschwindigkeit und verändert radikal die Bewegungsdynamik der Partikel.
Lawinenarten und deren Gefahren
Eine zentrale Erkenntnis ist, dass die Stabilität von Schneedecken nicht nur von der Temperatur abhängt, sondern auch unabhängig von variierenden Temperaturverhältnissen, selbst bei extrem niedrigen Temperaturen, verloren gehen kann. Um diese Aspekte besser zu verstehen, ist es erforderlich, die verschiedenen Arten von Lawinen und deren Entstehungsbedingungen zu betrachten. Laut mein-lernen.at können Lawinen in mehrere Kategorie unterteilt werden:
- Schneebrettlawine: Entsteht durch das Abrutschen einer Schneeschicht auf einer schwachen Schicht. Sie kann Geschwindigkeiten von bis zu 80 km/h erreichen.
- Lockerschneelawine: Punktuelle Auslösung und fächerförmige Ausbreitung, typischerweise bei trockenem Pulverschnee ab einer Hangneigung von 40°.
- Gleitschneelawine: Gesamte Schneedecke rutscht ab, oft langsamer, aber mit potenziell großen Schäden.
- Staublawine: Entsteht aus großen Schneebrettlawinen, erreicht Geschwindigkeiten bis zu 300 km/h.
- Nassschneelawine: Verlust der Stabilität durch durchfeuchtete Schneedecke, häufig im Frühling und in sonnenbeschienenen Lagen.
Diese verschiedenen Lawinenarten verdeutlichen die Komplexität der Thematik und die Notwendigkeit weiterer Forschung. Auch die Untersuchung der mikrostrukturellen Eigenschaften von Schnee ist entscheidend, um die Entstehung von Naturgefahren besser zu verstehen. Dies ist ein zentraler Forschungsbereich, wie er auch im Schnee- und Atmosphäre Forschungszentrum des SLF behandelt wird.
Zukunftsperspektiven der Forschung
Ein spannendes und zukunftsgerichtetes Projekt ist die Durchführung von Experimenten auf der Internationalen Raumstation (ISS), die für Herbst 2025 geplant sind. Hier sollen unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit weitere Erkenntnisse über die Stabilität und das Verhalten granularer Materialien gewonnen werden. Das Vorhaben ist Teil des Sonderforschungsbereichs 1432 der Universität Konstanz, der sich mit Fluktuationen und Nichtlinearitäten in klassischer und Quantenmaterie beschäftigt.
Die gewonnenen Erkenntnisse aus diesen Forschungen haben nicht nur wissenschaftliche Relevanz, sondern könnten auch dazu beitragen, Materialien mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln und somit das Risiko von Lawinen und anderen spontanen Naturereignissen besser einzuschätzen. Durch eine kontinuierliche Forschung und Analyse kann ein wichtiger Beitrag zur Sicherheit in alpinen Regionen geleistet werden.