Kinder auf dem Spielplatz klettern gern mit einer Schaufel Sand auf eine Rutsche, kippen den Sand hinunter und schauen zu, wie er sich über die Metallbahn verteilt. Diese Art von Experiment macht auch Shiva Pudasaini in einem Keller am Institut für Geodynamik und Geophysik der Universität Bonn. Der aus Nepal stammende Shiva Pudasaini nutzt Laserlicht und Hochgeschwindigkeitskameras, um genau zu messen, wie der Sand auf seinem Weg nach unten zerfließt. Und er wiederholt das Experiment in immer neuen Variationen: mit Glasperlen, mit Reis, mit Grieß. Außerdem verändert er die Geometrie der Rutsche: Flach, steil, als Spirale oder mit Hindernissen. Solche wissenschaftlichen Sandkastenexperimente sind ein zentraler Bestandteil der modernen Lawinenforschung. Mit ihnen prüfen Shiva Pudasaini und Kollegen ihre mathematische Modelle. Um die Vorgänge bei Tauwetter in den Alpen auf dem Computer simulieren zu können, müssen sie dann auch noch die Reibung des Bodens berücksichtigen. Christian Kröner:
"Das heißt, man sieht zum Beispiel: Ich habe eine Wiese hier, und diese wird sich ganz anders verhalten, als wenn ich ein Waldstück hätte, und deswegen muss ich diese Sachen in das Modell einpflegen. Das ist dann halt so gewesen, dass da Doktorarbeiten nur statistisch untersucht haben, wie sieht die Lawine aus, man hat versucht einzelne Lawinenereignissen zu rekonstruieren, und die Parameter für Lawinen an Einzelevents durchzumessen und dann ein allgemeingültiges analytisches Modell zu entwickeln, was die Reibung am Boden beschreiben kann."
Inzwischen existieren diese allgemeingültigen Modelle für die Reibung einer Lawine auf Gelände. Christian Kröner beschäftigt nun in seiner eigenen Doktorarbeit mit neuen mathematischen Modellen zur Beschreibung der dreidimensionalen Dynamik innerhalb einer Lawine. Das ist alles andere als einfach, denn Lawinen gehören wie auch Sand oder Müsli zu den so genannten "granularen Materialien", und die lassen sich nur sehr schwer berechnen. Bevor Lawinen losrutschen, verhalten sie sich ein wenig wie Pudding, der zusammenklebt, dann fließen sie zäh wie Ketchup, mit viel innerer Reibung. Gelingt es Christian Kröner, die komplexe Bewegung einer Lawine mit einem Modell einigermaßen realistisch zu berechnen, kann er auf seinem Computer eine Vielzahl von Szenarien durchspielen.
"Ich weiß ja nicht genau, wo die Lawine losgehen kann. Deswegen setze ich die Lawinenabgangsposition willkürlich und auch die Größe der Lawine willkürlich und lasse dieses für sehr viele verschiedene Möglichkeiten durchrechnen. Das heißt: Ich kann mir die Geschwindigkeit in der Lawine in den Simulationen anschauen und dadurch bestimmen, wie stark eine Hauswand gebaut werden muss."
Die Kraft, die eine Lawine auf eine Hauswand oder einen Brückenpfeiler überträgt, ist häufig der entscheidende Faktor bei der Risikoabschätzung für ein Gebäude. Shiva Pudasaini, der die Arbeitsgruppe der Bonner Lawinenforscher leitet, hat in den vergangenen Jahren eine Reihe von Baugutachten dieser Art erstellt. Zum Beispiel für das Umweltforschungszentrum Schneeferner-Haus, das in extremer Hanglage an der Zugspitze errichtet wurde. Hier hat der Lawinen-Experte einen Schutzwall oberhalb im Berg vorgeschlagen, der eine Lawine rechts und links am Haus vorbeilenken würde. Im Kellerlabor hat dieses Konzept den Test auf der Sand-Rutsche schon überstanden. Trotz aller Fortschritte bei dieser Art von räumlichen Risikoanalysen bleibt ein zentrales Problem der Lawinenforschung aber ungelöst: die zeitliche Dimension. Wann genau eine Lawine abgeht, lässt sich nicht vorhersagen. Dafür ist die Lawinen-Materie einfach zu komplex.
"Das heißt, man sieht zum Beispiel: Ich habe eine Wiese hier, und diese wird sich ganz anders verhalten, als wenn ich ein Waldstück hätte, und deswegen muss ich diese Sachen in das Modell einpflegen. Das ist dann halt so gewesen, dass da Doktorarbeiten nur statistisch untersucht haben, wie sieht die Lawine aus, man hat versucht einzelne Lawinenereignissen zu rekonstruieren, und die Parameter für Lawinen an Einzelevents durchzumessen und dann ein allgemeingültiges analytisches Modell zu entwickeln, was die Reibung am Boden beschreiben kann."
Inzwischen existieren diese allgemeingültigen Modelle für die Reibung einer Lawine auf Gelände. Christian Kröner beschäftigt nun in seiner eigenen Doktorarbeit mit neuen mathematischen Modellen zur Beschreibung der dreidimensionalen Dynamik innerhalb einer Lawine. Das ist alles andere als einfach, denn Lawinen gehören wie auch Sand oder Müsli zu den so genannten "granularen Materialien", und die lassen sich nur sehr schwer berechnen. Bevor Lawinen losrutschen, verhalten sie sich ein wenig wie Pudding, der zusammenklebt, dann fließen sie zäh wie Ketchup, mit viel innerer Reibung. Gelingt es Christian Kröner, die komplexe Bewegung einer Lawine mit einem Modell einigermaßen realistisch zu berechnen, kann er auf seinem Computer eine Vielzahl von Szenarien durchspielen.
"Ich weiß ja nicht genau, wo die Lawine losgehen kann. Deswegen setze ich die Lawinenabgangsposition willkürlich und auch die Größe der Lawine willkürlich und lasse dieses für sehr viele verschiedene Möglichkeiten durchrechnen. Das heißt: Ich kann mir die Geschwindigkeit in der Lawine in den Simulationen anschauen und dadurch bestimmen, wie stark eine Hauswand gebaut werden muss."
Die Kraft, die eine Lawine auf eine Hauswand oder einen Brückenpfeiler überträgt, ist häufig der entscheidende Faktor bei der Risikoabschätzung für ein Gebäude. Shiva Pudasaini, der die Arbeitsgruppe der Bonner Lawinenforscher leitet, hat in den vergangenen Jahren eine Reihe von Baugutachten dieser Art erstellt. Zum Beispiel für das Umweltforschungszentrum Schneeferner-Haus, das in extremer Hanglage an der Zugspitze errichtet wurde. Hier hat der Lawinen-Experte einen Schutzwall oberhalb im Berg vorgeschlagen, der eine Lawine rechts und links am Haus vorbeilenken würde. Im Kellerlabor hat dieses Konzept den Test auf der Sand-Rutsche schon überstanden. Trotz aller Fortschritte bei dieser Art von räumlichen Risikoanalysen bleibt ein zentrales Problem der Lawinenforschung aber ungelöst: die zeitliche Dimension. Wann genau eine Lawine abgeht, lässt sich nicht vorhersagen. Dafür ist die Lawinen-Materie einfach zu komplex.