Gletscherforschung in der Schweiz
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Energieaustausch zwischen Bergluft und Schnee 2006
Schneedecke im Innern erforscht
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Energieaustausch zwischen Bergluft und Schnee
Lawinengefahr und Gletscherschmelz
Einzigartige Feldstudie auf dem Plaine Morte-Gletscher
Ein Forscher der ETH Lausanne installiert Schall-Windmesser auf dem Gletscher der Plaine Morte. Damit lassen sich die Luftturbulenzen über der Schneedecke mit sehr grosser räumlicher und zeitlicher Auflösung messen.
Die Lawinengefahr und das Abschmelzen der Gletscher hängen stark vom Energieaustausch zwischen Bergluft und Schnee ab. Um diesen Prozess besser zu verstehen, sammeln Forschende der ETH Lausanne mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds einzigartige Daten auf dem Plaine Morte-Gletscher (Wallis).

Wenige Bilder vermitteln stärker den Eindruck von Ruhe als eine tief verschneite Winterlandschaft. Für das menschliche Auge unsichtbar findet jedoch ein dynamischer Austausch von Energie zwischen Luft und Schneedecke statt.

Ein präzises Verständnis dieses Energieaustausches ist notwendig, um verbesserte Lawinenwarnungen und Prognosen über die Gletscherschmelze machen zu können.

Im Januar und Februar 2006 führt ein vom Schweizerischen Nationalfonds unterstütztes Team von der ETH Lausanne auf dem Plaine Morte-Gletscher oberhalb von Crans-Montana Messungen des Wärme- und Feuchtetransports in Luftströmungen über Schneeflächen durch. Geleitet wird die Studie von Marc Parlange, Professor am Laboratorium für Fluidmechanik der Umwelt. Die im Feld ermittelten Daten dienen dazu, computergestützte Simulationen zu verbessern.

Die Forschenden haben in der Mitte des Plaine Morte Gletschers in knapp 3000 Metern Höhe eine Hightech-Messstation aufgebaut. Das Experiment entspricht einem Windtunnelversuch im Freien. Eine gitterartige Anordnung spezieller Richtmikrofone erfasst Schallwellen, die von winzigen Lautsprechern in die Windströmungen über der geschlossenen Schneedecke geschickt werden. Die auch als Sonic Anemomenter (Schall-Windmesser) bezeichnete Versuchsanlage ermittelt mehrmals pro Sekunde die Geschwindigkeit der Luftströme in drei verschiedenen Richtungen. Mit diesen Daten lassen sich die Windturbulenzen in sehr hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung analysieren.

«Wenn der Wind durch unsere Versuchsanordnung bläst, erhalten wir schichtweise Informationen über Temperatur, Feuchte und Windgeschwindigkeiten», erklärt Marc Parlange. Daraus lässt sich ein dynamisches, dreidimensionales Abbild der Luftströmung berechnen. Die Auswertung der ersten Datensätze zeigt auf, dass sich im Wind regelmässige Muster bilden, die für den Transport von Energie zwischen kleinen und grossen Strukturen der Luftmassen von entscheidender Bedeutung sind. Die Modellierung des Plaine Morte Gletschers ist dabei erst ein Anfang. In einem späteren Schritt sollen auch Hanglagen modelliert werden.

Auch Schneedecke im Innern erforscht

Als Ergänzung zum Windexperiment plant der Klimaforscher Hendrik Huwald dem Energiehaushalt im Inneren der Schneedecke auf den Grund zu gehen. Zu diesem Zweck werden Kunststoffrohre, die mit zahlreichen Druck-, und Temperatursensoren bestückt sind, senkrecht in die Schneeschicht über dem Gletschereis gebohrt. Das an der ETH-Lausanne gebaute Instrument soll parallel zu den Turbulenzmessungen in der Luft Daten aus der Schneedecke liefern.

Aufgrund ihres porösen Aufbaus und hohen Reflektivität bezüglich Sonnenstrahlung wirkt die weisse Schicht trotz ihrer frostigen Temperatur wie ein Wärmeisolator. Dabei üben Energie- und Feuchtetransport unter der Schneeoberfläche einen direkten Einfluss auf die Verdunstung und Lebensdauer der Schneedecke aus. "Wir möchten verstehen, wie sich Luftzirkulation im Inneren einer Schneedecke auf ihren Energiehaushalt auswirkt", erklärt Huwald.

Ziel seiner Forschungen sind bessere Modelle von Schneeverwehungen und Vorhersagen zu Zustand und Entwicklung alpiner Schneedecken. Die neu gewonnen Erkenntnisse sollen objektive Angaben darüber liefern, welche Umweltbedingungen die Lawinengefahr erhöhen oder das Abschmelzen von Gletschern beschleunigen.

Quelle: Text Schweizerischer Nationalfonds, Februar 2006
Laboratory of Environmental Fluid Mechanics and Hydrology (EFLUM), EPFL

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