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Thema des Tages
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Thema des Tages von Gestern den 22.01.2020 - (neu um 11 Uhr)
  Lawinenkunde Teil 3 - Schneebrettlawinen  
     
  Lawine ist nicht gleich Lawine. Die Schneebrettlawine ist die für Wintersportler gefährlichste Lawinenart. Welche Bedingungen die Schneebrettlawine braucht und bei welchen typischen Schneesituationen sie auftritt, klären wir im heutigen Thema des Tages.

Schneebrettlawinen sind die gefährlichsten Lawinen, da sie für über 90 % der Lawinenopfer verantwortlich sind. Die meisten davon haben ihre Lawine selbst ausgelöst. Die typische durch Wintersportler ausgelöste Schneebrettlawine ist 50 Meter breit und 150-200 Meter lang.

Der erste Faktor für die Lawinenbildung ist die Schichtung der Schneedecke (siehe Thema des Tages vom 21.01.2020: https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2020/1/21.html). Die Schneedecke setzt sich aus verschiedenen Schneeschichten der einzelnen Niederschlagsereignisse zusammen. Zusätzlich wirken weitere Einflüsse wie Windverfrachtung oder Wärmestrahlung auf die Zusammensetzung der Schneeschicht. Eine Schneebrettlawine braucht dabei eine Kombination aus einer durchgehenden Schwachschicht und einer darüber liegenden genügend stark gebundenen Schicht - dem Schneebrett. Die Schwachschicht zeichnet sich durch eine schwache Struktur aus und besteht unter anderem aus kantigen Becherkristallen aus der aufbauenden Schneeumwandlung. Aber auch eingeschneiter Oberflächenreif oder Graupel kann die Basis für Schwachschichten sein. Generell existieren in diesen Schichten nur wenige und schwache Verbindungen zwischen den Eiskristallen.

Das typische Schneebrett besteht aus dickeren Schichten mit kleinen Körnern, die gut miteinander verbunden sind. Typisch für die Bildung eines Schneebrettes ist Triebschnee (vom Wind verfrachteter Schnee), sodass der Satz: "Der Wind ist der Baumeister der Lawinen!" seine Berechtigung hat. Ein Schneebrett muss aber trotz des Namens nicht hart sein - im Gegenteil, die meisten Schneebretter sind weich.

Die zweite Bedingung für den Abgang einer Schneebrettlawine ist ein auslösender Moment. Am Anfang steht dabei der Initialbruch, eine Schädigung in der Schwachschicht, zum Beispiel durch zunehmende Belastung während eines Schneefalls oder durch die Zusatzlast eines Wintersportlers. Je näher die Schwachschicht an der Schneeoberfläche liegt und je weicher die überlagernde Schicht ist, umso eher lässt sich ein Bruch initiieren. Stellen mit einer tief liegenden Schwachschicht sind also weniger kritisch als Zonen mit wenig Schnee. Erreicht der Initialbruch eine kritische Fläche, beginnt schlagartig die Bruchausbreitung innerhalb der Schwachschicht. Das Schneebrett muss schwer und verformbar sein, um möglichst viel Energie zu liefern. Je schwerer und verformbarer das Schneebrett und je schwächer die Schwachschicht ist, umso kleiner ist die "kritische Größe", ab der sich der Initialbruch schlagartig ausbreitet. In der Schwachschicht breitet sich der Bruch über den ganzen Hang aus, bis ein Zugriss quer durch das Schneebrett entsteht. Der Bruch in der Schwachschicht kommt zum Stillstand und die abgelöste Schneetafel beginnt sich talwärts zu bewegen.

Dafür jedoch ist der nächste Faktor, eine ausreichende Hangneigung erforderlich. Meist braucht es für den Abgang der Lawine mindestens eine 30 Grad Neigung. Die Schneebrettlawine ist dabei durch einen linienförmigen, meist quer zum Hang verlaufenden Anriss charakterisiert. "Wumm"- oder Zischgeräusche und Risse beim Betreten der Schneedecke sind Alarmzeichen, die unmissverständlich zeigen, dass die Schneedecke alle Eigenschaften hat, die es zur Auslösung einer Schneebrettlawine braucht.

Schneebrettlawinen können sowohl im trockenen als auch im nassen Schnee abgehen, sogar lange nach einem Schneefall (auch im Altschnee ein Problem). Bei nassen Schneebrettlawinen wird die Schneedecke durch die Schmelze feucht oder erhält durch Regen eine Zusatzbelastung. Wasser, das in die Schneedecke hineinsickert, kann sich an markanten Schichtgrenzen stauen. Dort kann es zum Anreißen einer Schneetafel kommen. Der lokal hohe Wassergehalt kann aber auch an Schwachschichten zu einer weiteren Abnahme der Festigkeit führen und den Bruch wahrscheinlicher machen.

Aktuell schätzen die Warndienste die Lawinengefahr in den Hochlagen der Alpen als mäßig ein mit einer in den kommenden Tagen abnehmenden Tendenz. Schneebrettlawinen sind vor allem bei Triebschneeansammlungen oberhalb der Waldgrenze im kammnahen Steilgelände oder in eingewehten Rinnen und Mulden möglich. Die Auslösung benötigt allerdings eine große Zusatzbelastung z. B.durch eine Skifahrergruppe ohne Abstände, vereinzelt auch durch einzelne Wintersportler.

M.Sc. Sebastian Altnau Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 22.01.2020

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

 
 
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Thema des Tages - Gestern
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Thema des Tages von Vorgestern den 21.01.2020
  Lawinenkunde Teil 2 - Schneemetamorphose  
     
  Haben sie schon mal von Becherkristallen, Schwimmschnee oder Firn gehört? Schneemetamorphose verändert Neuschnee innerhalb kürzester Zeit. Welche Prozesse stecken dahinter und welche Auswirkung hat das auf die Stabilität der Schneedecke?

Das Thema des Tages vom 14.01.2020 (https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2020/1/14.html) beschäftigte sich mit allgemeinen Voraussetzungen für Lawinen und die von ihnen ausgehenden Gefahren. Teil 2 der Lawinenkunde behandelt die Schneemetamorphose. Es gibt drei Arten der Umwandlung: abbauende und aufbauende Metamorphose sowie Schmelzumwandlung.

Zunächst braucht es für die Schneeumwandlung eine geschlossene und möglichst ausreichend mächtige Schneedecke, die wir Wintersportler so sehr lieben. Dabei beginnt alles mit dem Hereinbrechen der kalten Jahreszeit. Die Temperaturen sinken und in den Wolken wachsen Eiskristalle in den unterschiedlichsten Mustern, wie Prismen, Sterne, Stäbchen, Plättchen oder Säulen immer aus einer sechseckigen Grundform heraus. Dabei sind die Eiskristalle von ihrer Entstehung in der Atmosphäre bis hin zum Schmelzen ständigen Veränderungen unterworfen. Bei einer Temperatur von unter 0°C verhaken sich die Schneekristalle und bilden gemeinsam einzelne Schneeflocken. Ab diesem Zeitpunkt beginnt sich der Schnee zu verändern. Anfangs haben die Schneeflocken noch eine super Bindung untereinander. Ihre Struktur mit den vielen Armen lässt Platz für viel Luft in den Zwischenräumen und sorgt dafür, dass sich die einzelnen Schneeflocken trotzdem gut ineinander verkeilen und sich gegenseitig zusammenhalten. Jetzt gibt es besten Pulverschnee auf der Skitour.

Doch lange bleibt dieser Zustand nicht erhalten und setzt unmittelbar nach der Ablagerung ein. Die abbauende Schneemetamorphose beginnt. Viele der feinen Äste und Spitzen brechen ab, die Kristalle werden kleiner und bekommen gerundete Ecken (Filziger Schnee). Windeinwirkung kann diesen Vorgang zusätzlich unterstützen, sodass eine regelrechte Zertrümmerung stattfindet. Die Schneekristalle verkleinern ihre Oberfläche und Größe weiter, im Bestreben die Kugelform zu erreichen. Schließlich werden die vormals sehr unterschiedlichen Schneekristalle zu kleinen runden Körnern, sodass sich der Porenraum dazwischen verringert. Die Luft aus den Zwischenräumen verschwindet und die Schneedecke setzt sich. Die Verbindungen zwischen den Körnern sind relativ fest und es entsteht eine stabile, gesetzte Altschneedecke.

Die abbauende Metamorphose findet bei einem Temperaturgradienten von weniger als 15K/m aber bei Temperaturen unter 0°C innerhalb der Schneedecke statt. Bei -5°C dauert die abbauende Umwandlung zwischen einer und zwei Wochen. Bei höherer Temperatur oder größerem Druck wird die Umwandlung beschleunigt.

Die Veränderung der Schneedecke muss aber an diesem Punkt noch nicht abgeschlossen sein. Existieren innerhalb der Schneedecke größere Temperaturunterschiede - z. B. aus dem Grund, dass die Bodentemperatur konstant bei 0°C liegt, aber die Schneedecke wegen extrem kalter Außentemperaturen wesentlich niedriger ist, kommt es zur sogenannten aufbauenden Schneemetamorphose. Voraussetzung für das Einsetzen der aufbauenden Umwandlung ist ein Temperaturgradient der größer als 15K/m ist. Insbesondere in Verbindung mit geringen Schneehöhen. Je dünner also die Schneehöhe (bevorzugt an Geländekanten oder an Felsen), desto geringer die erforderliche Kälte.

Durch den Temperaturgradienten beginnt der Wasserdampf im Porenraum von den wärmeren bodennahen Schichten zu den kälteren im Bereich der Schneedeckenoberfläche zu wandern. Trifft der Wasserdampf auf ein Eiskristall, lagert er sich an seiner Unterseite ab und der Kristall beginnt nach unten zu wachen. Es kommt zum Aufbau und zur Vergrößerung von prismatischen, quaderartigen, pyramiden- oder säulenförmigen Schneekörnern. Kantige Formen bilden bei fortschreitender Umwandlung Becherkristalle oder den sogenannten Schwimmschnee (auch als Tiefenreif bezeichnet). Bei der Entstehung größerer Körner haben diese weniger Kontaktpunkte zueinander und es entsteht ein größerer Porenraum. Dadurch tritt eine starke Entfestigung der Schneedecke ein und es entstehen Schwachschichten, die sozusagen im Verborgenen liegen und die Lawinengefahr erhöhen. Die aufbauende Umwandlung läuft im Vergleich zur abbauenden Umwandlung langsamer ab. Sie dauert zwei bis vier Wochen bis zum Aufbau von Becherkristallen.

Steigt die Temperatur in der Schneedecke hingegen auf über 0°C, dann setzt die Schmelzumwandlung ein. Wenn die Schneekristalle anfangen zu schmelzen, setzt sich die Schneedecke und eine Verfestigung tritt ein. Ebenso wird die Umwandlung durch Feuchtigkeitszufuhr, wie Regen oder Nassschnee, gefördert. Gefriert der durchfeuchtete Schnee, entsteht ein Schmelz-Harschdeckel, der bei entsprechender Dicke stabilisierend auf die Schneedecke wirkt. Bei starker Durchfeuchtung der Schneedecke durch Regen oder Sonneneinstrahlung kommt es zu einem Festigkeitsverlust, da das freiwerdende Wasser zwischen den Kristallen nach unten abläuft. Die Schneeoberfläche wird wellig und bucklig. Wenn das Wasser auf eine wasserundurchlässigere Schicht oder bis zum Boden läuft, entsteht dort ein Schmelzwasserstau, der wie eine Schmierschicht wirkt. Diese Schicht ist eine ideale Gleitbahn für Nassschneelawinen.

Beim Einsickern von Schmelzwasser in kalte Zonen können auch in tieferen Schichten Eislamellen entstehen. Wenn der Vorgang des Schmelzens und Gefrierens länger als ein Jahr andauert, entsteht Firn. Dauert diese Änderung über mehrere Jahre an, geht der Firn bei entsprechenden Bedingungen in Gletschereis über.

M. Sc. Sebastian Altnau Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 21.01.2020

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

 
 
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Klimatische Wasserbilanz
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