Zur Methodik bei Gutachten: Lawinenberechnungen

On the Methodology of Expertise Work:
Avalanche Calculations


Dieter Issler

Zusammenfassung

Die verschiedenen Typen von dynamischen Lawinenmodellen werden kurz vorgestellt. Eine erste Gruppe umfasst die Massenpunktmodelle. Mehr und mehr werden in der Lawinengefahrenkartierung jedoch eindimensionale, höhenintegrierte Modelle eingesetzt. Für die Modellierung von Staublawinen besteht eine Palette von Methoden, von "aufblasbaren Ballons" bis zu 3-dimensionalen Modellen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichungen mit Turbulenzmodfellierung. Die Zwischenschicht ("fluidisierte Schicht" oder "Saltationsschicht") zwischen dem dichten Lawinenkörper und der Suspensionswolke sollte genauer untersucht und modelliert werden, als dies bisher der Fall gewesen ist. Neben den dynamischen Modellen wird auch eine empirische Methode kurz vorgestellt, die auf der statistischen Analyse einer grossen Zahl von Extremereignissen basiert.

Der Einsatz der Modelle wird exemplarisch an einem Lawinenzug in der Zentralschweiz vorgeführt, der eine grosse Zahl verschiedenartiger und oft überraschender Eigenschaften aufweist. Diese Fallstudie belegt eindrücklich, wie wichtig die Untersuchung der Lawinengeschichte eines Zuges ist, führt die Methoden zur Wahl der Anfgangsgrössen und zur Bewertung der Simulationsergebnisse vor und zeigt einmal mehr, wie wichtig es ist, dass der/die ExpertIn eine klare Vorstellung des physikalischen Gehaltes und der immanenten Grenzen der verwendeten Modelle hat.

Summary

The wide variety of dynamical snow avalanche models is briefly introduced, beginning with point-mass models. The second group—which is used more and more often in hazard mapping—comprises the 1-dimensional depth-averaged models. There are a number of approaches to the modeling of powder-snow avalanches, ranging from "inflatable mass-point models" to 3-dimensional formulations based on the Navier-Stojes equations with turbulence modeling. The treatment of the intermediary layer (termed "fluidized layer" or "saltation layer" in the literature) between the dense avalanche core and the suspension layer deserves much more attention than it has received hitherto. Besides the dynamical models, an empirical method based on statistical analysis of a large numer of extreme events is briefly presented.

The use of the models is exemplified by applying them to an avalanche path in central Switzerland that presents a wide variety of different and sometimes surprising aspects. This case study highlights the importance of serious research on the avalanching history of a given site and presents the procedures for choosing the initial data for the simulations and for apprasing their results. The discussion underlines once again how important it is that the expert have a clear understanding of the physics content and limitations of the applied models.

Inhaltsverzeichnis / Table of content

1 Einleitung / Introduction

2 Ein exemplarischer Lawinenzug / A case study

3 Statistische Methoden /The statistical approach
3.1 Statistische Analyse beobachteter Lawinen / Statistical analysis of observed avalanches
3.2 Anwendung auf das Fallbeispiel / Application to the study case

4 Massenpunktmodelle / Point-mass models
4.1 Die Bewegungsgleichung und ihre Lösung / The equation of motion and its solution
4.2 Anwendung auf das Fallbeispiel / Application to the study case
4.3 Zusammenfassung zu den Massenpunktmodellen / Summary of mass-point models

5 Eindimensionale Lawinenmodelle / One-dimensional avalanche models
5.1 Grundgleichungen / Basic equations
5.2 Reibungsgesetze und innere Struktur der Lawinen / Friction laws and internal avalanche structure
5.3 Schneeaufnahme / Snow entrainment
5.4 Anwendung auf das Fallbeispiel / Application to the study case
5.5 Erweiterung auf 2D-Modelle / Extension to 2D models
5.6 Zusammenfassung zu den 1D-Modellen / Summary of 1D models

6 Staublawinenmodelle / Powder-snow avalanche models
6.1 Die grundlegenden Prozesse / The fundamental processes
6.2 Mathematische Formulierung / Mathematical formulations
6.3 Anwendung auf das Fallbeispiel / Application to the study case

7 Schlussbetrachtungen / Conclusions
7.1 Zur Bedeutung des Katasters / On the importance of the avalanche cadastre
7.2 Zur Bedeutung der Anfangsbedingungen / On the importance of the initial conditions
7.3 Die Rolle des physikalischen Verständnisses des Phänomens /
      On the importance of understanding the physics of the phenomenon



Literaturliste / References