Wissenschaftler möchten Lawinen möglichst genau vorhersagen und brauchen dafür naturgetreue Simulationen. Schweizer Forscher stellen nun mit US-Kollegen die erste wirklich realistische 3D-Simulation von Schneebrettlawinen vor. Zugute kommt dies auch Animationsfilmen.

Mit dem Animationsfilm «Frozen» («Die Eiskönigin») landete Disney 2013 einen Hit. Damit der Schnee im Film möglichst realistisch aussah, zog das Animationsstudio Experten von der University of California in Los Angeles (UCLA) heran. Mit diesen Forschenden arbeitete auch Johan Gaume von der ETH Lausanne (EPFL) und dem WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF), um die bisher naturgetreuste 3D-Simulation von Schneebrettlawinen zu entwickeln.

Dieses verbesserte Modell gebe nie dagewesene Einblicke, wie Lawinen funktionieren, schrieben SLF und EPFL in einer Mitteilung. Die Vorgänge in einer Lawinen von der Auslösung bis zum Ende des Abgleitens werden durch ein Zusammenspiel verschiedener Parameter und physikalischer Prozesse bestimmt, die schwierig am Computer in 3D nachzubilden seien.

Eine Schneebrettlawine entsteht, wenn unter der kompakten Schneedecke (dem «Schneebrett») eine schwächere Schicht liegt, die dem Schneebrett wenig Halt bietet. Durch einen Bruch in der schwächere Schicht - zum Beispiel durch das Gewicht eines Wanderers oder Skifahrers - kollabiert diese, das darauf liegende Schneebrett verliert die Verbindung zu den unteren Schichten und gleitet ab. Ein tödliches Risiko für Schneesportler.

Bisher war es nicht möglich, den Bruch und das Abgleiten in einem einzigen Modell darzustellen, weil diese Vorgänge sich auf unterschiedlichen Skalen abspielen, wie die Institutionen mitteilten. Den Forschenden um Gaume sei dies nun erstmals gelungen. Ausserdem integrierten sie Parameter wie Bruch, Reibung und die Kompaktheit des Schnees, die bestimmen, wie sich der Schnee zu verschiedenen Zeitpunkten des Lawinenabgangs verhält.

Das Modell vertiefe nicht nur das Verständnis, wie sich Schnee verhalte, sondern erlaube auch, die mögliche Grösse einer Lawine, ihre zurückgelegte Distanz und den Druck auf Objekte auf dem Weg ins Tal vorherzusagen, sagte Gaume gemäss der Mitteilung.

Die Zusammenarbeit mit den Experten von der UCLA war dabei in zweierlei Hinsicht ein Gewinn. Vorderhand soll die 3D-Simulation dazu dienen, Lawinen besser vorherzusagen. Aber Dank der Messdaten und Expertise der Schweizer Forscher können die UCLA-Wissenschaftler auch für Animationsfilme künftig noch besseren digitalen Schnee erzeugen. Von den Ergebnissen berichteten die Forscher im Fachblatt «Nature Communications».