Schnee

Schneekunde

Die Schneedecke „lebt"! Sie verändert sich ununterbrochen. Um die Entstehung und Umwandlung von Schnee begreifen zu können, muss man sich zuerst wieder einige Grundlagen aus der Physik ins Gedächtnis rufen.

Schneephysik

bullet Unter Verdunstung versteht man den Übergang von flüssigem Wasser oder Eis in gasförmigen Wasserdampf (ohne erreichen des Siedepunktes).
bullet Kondensation heißt der Übergang von dampfförmigem in flüssiges Wasser.
bullet Als Sublimation wird der direkte Übergang vom gasförmigen in den festen Zustand unter Auslassen des flüssigen Zustandes bezeichnet (Wasserdampf ® Eis).
bullet Unter Gefrieren versteht man den Übergang vom flüssigen in den festen Zustand unter Bildung von Eiskristallen.
bullet Beim Schmelzen erfolgt der Übergang von fest zu flüssig beim Schmelzpunkt
(0°C).
bullet In der Luft ist unsichtbarer Wasserdampf (Luftfeuchtigkeit) enthalten.
bullet Je höher die Temperatur ist, desto mehr Wasserdampf kann aufgenommen werden.
bullet Der Menge des Wasserdampfes in der Luft entspricht ein bestimmter Dampfdruck.
bullet Bei Sättigung kann die Luft keinen weiteren Wasserdampf mehr aufnehmen (maximale Feuchte). Dabei wird der Sättigungsdampfdruck (= Sättigungsdruck) erreicht.
bullet Wenn in einem abgegrenzten Bereich verschiedene Wasserdampfdrücke herrschen, entsteht ein Dampfdruckgefälle, das einen Wassertransport bewirkt: Wasserdampfmoleküle wandern von Zonen höheren Druckes zu solchen mit niedrigerem Druck (z.B. von wärmeren Wassertröpfchen zu kälteren).

Neuschnee

Definition: Neuschnee wird in einer Schneefallperiode abgelagert, ist noch nicht umgewandelt und die ursprüngliche Kristallform kann noch erkannt werden.

Entstehung: Es bilden sich Eiskristalle (= Schneekristalle) sobald wassergesättigte Luft unter 0°C abgekühlt wird.

Reif und Anraum

Beide stellen eine weitere Form des festen, abgelagerten Niederschlages dar.

Reif entsteht durch Sublimation (siehe Schneephysik). In winterlichen Schönwetterperioden (wolkenlose Nächte) kommt es auf Grund einer ungehinderten Wärmeabstrahlung zu einem starken Auskühlen der Schneedecke. Die Schneetemperatur ist geringer als die Lufttemperatur und deshalb friert die Feuchte aus der Luft sofort in Form von Oberflächenreif an der Schneeoberfläche an. In Schattenhängen bildet er gefährliche Gleitschichten!

Anraum entsteht durch Gefrieren.

Umwandlungen

Abbauende Umwandlung

Neuschneekristalle haben die Tendenz, ihre Oberfläche zu verkleinern und streben eine Kugelform an. Dieser Vorgang wird einerseits durch den Druck des Eigengewichtes der Schneedecke und andererseits durch Wärme (z.B. Sonne) beschleunigt.

Das Zwischenstadium wird „filzig" genannt. In dieser instabilen Phase kann es zu Lockerschneelawinen kommen.

Das Endprodukt ist ein sehr kleines „Punktkorn" (ca. 0,2 mm). An den Berührungspunkten der Schneekörner kommt es zu festen Verbindungen. Es entsteht eine ziemlich stabile Altschneeschichte. Äußeres Zeichen dieser abbauenden Umwandlung ist eine Setzung der Schneedecke.

Aufbauende Umwandlung

Innerhalb der Schneedecke bestehen vor allem im Hochwinter Temperaturunterschiede:

Durch die Isolation der darüberliegenden Schneedecke liegt die Bodentemperatur um 0°C.

Die Schneeoberfläche aber ist infolge niedriger Lufttemperaturen und Abstrahlung kalt. So entsteht ein Temperaturgefälle vom warmen Erdboden zur kalten Schneeoberfläche und es kommt es zur Bildung von Schwimmschnee.

Schwimmschneebildung: Wenn zwei benachbarte Schneeteilchen unterschiedliche Temperatur haben, wandert Wasserdampf vom wärmeren zum kälteren Schneekorn, kristallisiert dort und das kältere Korn wird größer und kantiger. Im Endstadium entstehen sechseckige Hohlkristalle (bis 5mm und größer) die kaum Verbindung untereinander haben (rieseln wie ungekochter Reis!).

Es entsteht ein äußerst schwaches und störanfälliges Schneedeckenfundament.

Je geringer die Schneehöhe und je niedriger die Außentemperatur, desto größer ist das Temperaturgefälle. Je größer das Temperaturgefälle ist, desto schneller geht die Schwimmschneebildung vor sich.

Schmelzumwandlung

Durch mehrmaliges Erwärmen auf 0°C und Wiedergefrieren entsteht grobkörniger Firnschnee. Beim Auftauen befinden sich zwischen den Körnern Wasserbrücken, die beim Gefrieren sehr stabile Eisbrücken werden.

Nimmt der Wassergehalt zu (Wärme!), so entsteht freies Wasser, das der Schwerkraft nach unten folgt. Die Festigkeiten nehmen rapide ab.

An undurchlässigen Sperrschichten (Eislamellen oder Erdboden) bildet freies Wasser eine gefährliche Gleitschichte.

Gut durchfrorene Firnhänge lassen auf eine sehr stabile Schneedecke schließen (Vorsicht: Eine nur wenige Zentimeter gefrorene Schicht bedeutet noch keine große Stabilität!).

Windumwandlung

Diese passiert sowohl mit als auch ohne Schneefall!

Der Wind zerreibt die Schneekristalle bis auf 1/10 ihrer ursprünglichen Größe.

Windabgelagerter Schnee weist eine viel höhere Dichte (2-4fache) auf, als ruhig gefallener Schnee.

Es entstehen zusammenhängende Schneeschichten, die große Spannungen aufweisen können (= Schneebretter!). An der Windseite (Luv) sind diese Schneebretter vor allem oberflächlich hart, an der Windschattenseite (Lee) eher weich.

Schneedeckenaufbau

Schichten und Schichtgrenzen bilden zusammen den Schneedeckenaufbau.

Die winterliche Schneedecke baut sich aus einzelnen Schichten auf, die verschiedenen Perioden von Schneeablagerungen (Schneefall, Triebschnee) entsprechen.

Die einzelnen Schichten sind durch Schichtgrenzen untereinander verbunden. Diese sind oft mit dem freiem Auge nicht erkennbar und bilden die Gleitfläche für Schneebretter.

Bewegungen und Kräfte in der Schneedecke

Bewegungen

Schnee verhält sich wie eine sehr zähe Flüssigkeit.

Das Eigengewicht der Schneedecke verursacht folgende Bewegungen:

 

Setzung: Auf gerader Unterlage bewegen sich die Schneekörner lotrecht nach unten. Die Schneehöhe nimmt ab und die Dichte zu.
Kriechen: Auf schräger Unterlage bewegen sich die bodennahen Schichten langsamer als die bodenfernen.
Gleiten: Auf schräger und glatter Unterlage gleitet die Schneedecke zusätzlich langsam talwärts.

Kräfte

Auf Grund des Hangreliefs (Mulde, Rücken, steil, flach), kommt es zu Zug- und Druckspannungen. Verursacht durch die unterschiedlichen Kriech- und Gleitbewegungen.

An den Schichtgrenzen entstehen Scherspannungen (siehe Schaufeltest).

Damit die Schneedecke im Gleichgewicht bleibt, müssen den Spannungen gewisse Festigkeiten entgegenwirken. Erst dadurch entsteht Stabilität.

Schneedeckenuntersuchungen

Schneeprofil

Das Schneeprofil eignet sich sehr gut zum Lernen und Veranschaulichen.

Zur Beurteilung der Lawinengefahr ist ein Schneeprofil nicht besonders geeignet (siehe Stabilitätsverteilung).

Allerdings kann man die Umwandlungen und Entwicklungen der einzelnen Schneeschichten den ganzen Winter über sehr schön beobachten und dokumentieren.

Jede festgestellte Schneeschichte wird nach folgenden Kriterien untersucht:

Schneehöhe, Kornform, Korngröße, Härte, Temperatur.

Schaufeltest

In einem Schneeprofil versucht man Gleithorizonte (= Störschichten!) (siehe Kräfte) festzustellen. Dann sticht man durch die Störschichte hindurch ein Trapez (ca. 0,25 m² Fläche) aus und löst dadurch sämtliche seitliche Verbindungen. Jetzt prüft man die Scherfestigkeit mit einem gefühlvollen Schaufelzug .

Lockerschneetest

Ohne zusammenhängende Schneeschichte, gibt es kein Schneebrett!

Mittels einer Schaufel stellt man fest, ob der Schnee locker oder gebunden ist (die Scholle zerfällt nicht).

Rutschblock

Man versucht eine realistische Belastung einer bestimmten Schneefläche zu simulieren.

Sehr dünne Gleithorizonte können oft nur durch den Rutschblockversuch entdeckt werden.

In einem kurzen, sehr steilen Hang (ca.35° und mehr!) wird ein ca. 3 m² großer Schneeblock (2 m x 1,5 m) von allen Seiten freigelegt (die rückwärtige Verbindung wird mit einer Reepschnur durchgeschnitten), so daß er nur mehr „auf Abrutschen" daliegt

(= Scherfestigkeit).

Anschließend stellt sich ein Mensch mit angeschnallten Skiern von oben auf den Block und belastet ihn zunehmend.

Löst sich der Block auch nach sehr großer Zusatzbelastung (Sprung ohne Ski) nicht, so gilt dieser Punkt als stabil.

Achtung: Es handelt sich hier um eine punktuelle Momentaufnahme! Aufgrund eines Rutschblockversuches darf nie ein verdächtiger Hang befahren werden.

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