Schneegleiten: Was sind die maßgeblichsten Auslösefaktoren?
Schneegleiten (das Gleiten der gesamten Schneedecke auf einem geneigten Untergrund) ist eine Voraussetzung für Gleitschneelawinen. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, welche Faktoren maßgeblich für diese Gleitvorgänge sind. Dafür wurden am Wildkogel im Oberpinzgau (Land Salzburg) Daten von Gleitvorgängen mit Hilfe statistischer Testverfahren in Relation zu meteorologischen Daten, Schneevariablen, Vegetations- und Bodenparametern gesetzt.
Grundvoraussetzungen
Abgelagerter Schnee ist infolge äußerer Kräfte, der Schwerkraft, aber auch durch Vorgänge bei der Schneemetamorphose in Bewegung. Im Gegensatz zu Bewegungen im Inneren der Schneedecke („Schneekriechen“), bezeichnet „Schneegleiten“ das Gleiten der gesamten Schneedecke, das zu Gleitlawinenprozessen und in der Folge zu Bodenerosion führen kann. Das Vorhandensein von Wasser in flüssigem Aggregatszustand am Boden der Schneedecke ist dabei die wesentlichste Grundvoraussetzung für das Schneegleiten. Ursachen für das Vorhandensein von Wasser in flüssigem Zustand am Boden der Schneedecke können sowohl Regen, der durch die Schneeoberfläche sickert, oder Schneeschmelzvorgänge in der Nähe der Bodenoberfläche sein außerdem kann Wasser an gewissen Stellen auch vom Boden austreten.
Datenbasis
Im Winter 2014/15 wurde an einem südexponierten Hang (Neigungen 20 – 37°) am Wildkogel an insgesamt 40 Messpunkten das Schneegleiten mittels Gleitschuhen gemessen (Abbildung 1). Die Messpunkte wurden dabei an zufällig ausgewählten Orten mit unterschiedlicher Landnutzung (Weide oder Brachfläche), unterschiedlichen topografischen Bedingungen und Vegetation installiert. Die Befestigung der Gleitschuhe erfolgte mit einem Draht, der in eine bergseits verankerte Messbox führte und dort auf einer Trommel aufgewickelt war. Verschiebungen der Gleitschuhe lösten Rotationen der Trommel aus, die dabei über einen Drehschalter Impulse erzeugten. Datum und Uhrzeit jedes Impulses wurden aufgezeichnet.
Um die Meteorologie und die damit in Zusammenhang stehenden Schnee- und Bodeneigenschaften berücksichtigen zu können, wurden die Daten (Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Schneehöhe, Schneetemperaturen und Globalstrahlung) einer automatischen Wetterstation im Untersuchungsgebiet verwendet, die der Lawinenwarndienst Salzburg zur Verfügung stellte. Zusätzlich wurde ein Schneeschmelze-Analysator (SMA, Snow Melt Analyzer s. www.sommer.at) eingesetzt. Dieser kann aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften von Wasser und Eis unter Verwendung von zwei Frequenzen entlang eines Flachbandkabels den Volumenanteil von flüssigem Wasser (LWC, Liquid Water Content) sowie von gefrorenem Wasser (Eis) in der Schneedecke bestimmen. Außerdem wurden die Bodentemperaturen und Bodenfeuchtewerte in vier Stufen (0, 1,5, 5 und 10 cm) alle 5 Minuten aufgezeichnet.
Zur Berücksichtigung des Mikroreliefs sind bei jedem Gleitschuh auch topografische Merkmale erhoben worden zudem wurde der Neigungswinkel sowohl direkt bei jedem Gleitschuh als auch 1m oberhalb und unterhalb gemessen. Die Vegetation, die im Rahmen von Schneegleitprozessen durch ihre Höhe und Zusammensetzung die Haftreibung beeinflusst, wurde ebenfalls an jedem Messpunkt bestimmt, außerdem deren Phytomasse (aufgeteilt auf folgende Gruppen: Gras, Kräuter, Zwergsträucher, Flechten und Moose).
Datenanalyse
Um die Größe des Einflusses der einzelnen Parameter zu identifizieren, wurde diese als unabhängige Variable, die Schneegleitgeschwindigkeit hingegen als abhängige Variable definiert. Bei ca. 0,5 % der Dateneinträge konnte Schneegleiten verzeichnet werden, diese Fälle wurden dann näher untersucht und gewichtet. Da das Schneegleiten für jeden Zeitpunkt als binärer Datensatz beschrieben werden kann (Schneegleiten ja oder nein), wurden die unabhängigen Variablen mit mehreren logistischen Regressionen bestimmt. Dabei wurde das Verfahren der sog. Screening Regression eingesetzt: Dabei werden zunächst alle potenziellen Wirkungsvariablen eingespeist und mittels Rückwärtseliminierung wird in jedem Schritt die Variable mit der geringsten Signifikanz entfernt.
Ergebnisse
Die Ergebnisse der Datenanalysen bestätigen, dass für Schneegleitvorgänge sowohl thermische als auch hydrologische Prozesse im Boden berücksichtigt werden müssen. Die maßgeblichsten Einflüsse auf Schneegleitraten weisen dabei die Bodentemperatur in 10cm unter der Bodenoberfläche auf, gefolgt von der Phytomasse der Moose und dem LWC.
Um zusätzlich auch Unterschiede zwischen den Eigenschaften einer zu- bzw. abnehmenden Schneedecke zu berücksichtigen, wurde der Untersuchungszeitraum in zwei Teilzeiträume unterteilt: Periode I von Oktober bis Januar und Periode II von Februar bis Mai.
In beiden Perioden erwies sich die Bodentemperatur in 10 cm Tiefe als die Variable mit dem größten Einfluss auf das Schneegleiten. Die Bodentemperaturen sanken dabei im Verlauf der Periode I, bis sie Werte zwischen 0 und 1°C erreichten. Der LWC-Wert lag bei Gleitvorgängen bei mehr als 4 Volumsprozent und stellte neben der Bodentemperatur den zweitwichtigsten Faktor (noch vor der Bodenfeuchte an der Bodenoberfläche) für das Auslösen von Schneegleitbewegungen dar.
Auch in Periode II hatte die Bodentemperatur in 10 cm Tiefe überragende Bedeutung, wobei diese Temperaturen bis zur Schneeschmelze ziemlich konstant waren. Die zu Beginn der Periode II gemessenen LWC-Werte lagen bei etwa 2,5 %, stiegen bei der Schneeschmelze allerdings sehr rasch an. Eine etwas höhere Bedeutung als der LWC-Wert kam in Periode II der Bodenfeuchte in 10 cm Tiefe zu.
Die Auswertungen zeigen, dass neben Bodentemperatur und dem LWC die Phytomasse der Moose und die Haftreibung einen signifikanten Einfluss auf das Schneegleiten hat. Diese den Schneegleitvorgängen entgegenwirkende Haftreibung wird allerdings durch das Gewicht der Schneedecke (Zusammenpressen der Vegetation) vermindert. Dies hängt natürlich auch von der Zusammensetzung und den Eigenschaften der Vegetation ab. Im Untersuchungsgebiet zeigte sich, dass Zwergsträucher wesentlich widerstandsfähiger gegen das Zusammenpressen sind als niedergedrückte langstielige, grasreiche Vegetation, die leicht ideale Gleithorizonte ausbilden kann. Zwergsträucher können im Gegensatz wie kleine Bäume wirken und die Schneedecke zurückhalten.
Resumee und Ausblick
Für Schneegleitprozesse sind die Bodentemperatur, die Bodenfeuchte, der Flüssigwasseranteil der Schneedecke sowie die Vegetationszusammensetzung von entscheidender Bedeutung. Sowohl die Vegetation als auch das Mikrorelief sind dabei von der Landnutzung geprägt. Bewirtschaftungsformen (Mähen, Weiden) und Intensität der Landnutzung (Häufigkeit des Mähens, Düngung, Bewässerung, Zahl der Weidetiere) führen zu charakteristischen Vegetationsgemeinschaften. Neben den durch den Klimawandel veränderten meteorologischen Verhältnissen und den Auswirkungen auf die Vegetationszusammensetzung und -rauigkeit spielen somit auch sozioökonomische Faktoren des Klimawandels eine Rolle.
Weiterführende Untersuchungen sollten detaillierte Betrachtungen des Boden-Vegetations-Systems im Schneegleitprozess beinhalten. Ebenso sollten Bodenfeuchtesensoren zur Erfassung der hydraulischen Prozesse im Bereich der Bodenoberfläche verstärkt eingesetzt werden, wobei es die Messproblematik auf Grund der obersten teilgefrorenen Bodenschichten zu berücksichtigen gilt.
In Zusammenarbeit mit:
BFW-Ansprechpersonen
Peter Höller, Reinhard Fromm
+43 (0) 512 573933
Downloads:
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2. PDF (deutsch)
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