Längenboden-Lawine (Gemeinde Langwies), Juni 2004
Längenboden avalanche (Langwies municipality), June 2004



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Wir danken Dr. Thomas Wiesinger (damals am SLF) für die Angaben zu einer kleinen bis mittelgrossen Nassschneelawine, deren Spuren und Ablagerung er am 10. Juni 2004 auf dem Längenboden (Gemeinde Langwies, ca. 1 km NW des Weissfluhgipfels) fand. Die Lawine ging Ende Mai oder anfangs Juni vom NE-Hang der Zenjiflue und dem Nordhang unter dem Sattel zwischen Weissfluh und Zenjiflue nieder.

Die Lawine ist bemerkenswert, weil sie einen ungewöhnlich kleinen Auslaufwinkel von weniger als 20° aufwies. Der Auslaufwinkel α ist durch die Relation

tan α = H / L

definiert, wobei H die Fallhöhe und L die Auslaufdistanz der Lawine sind. Beide Grössen werden jeweils vom obersten Punkt der Anrisskante zum niedrigsten Punkt der Ablagerung gemessen. Nassschneelawinen weisen in der Regel einen grösseren Auslaufwinkel auf als Trockenschneelawinen. Die Auslaufwinkel der im Rahmen dieses Projektes im Winter 2006 beobachteten Trockenschneelawinen variierten demgegenüber zwischen 24 und 41°. tan α kann in erster Näherung mit dem sog. effektiven Reibungskoeffizienten μeff gleichgesetzt werden: Ein fester Körper auf einer bestimmten Unterlage habe einen konstanten Reibungskoeffizienten μ. Er werde auf einer oben genügend steilen, weiter unten flacher werdenden Bahn aus der Ruhe losgelassen. Dann ist der Tangens des Neigungswinkels der Geraden zwischen Anfangs- und Endposition gerade gleich μ.

Was führte dazu, dass der effektive Reibungskoeffizient der Längenbodenlawine wesentlich kleiner war als jener der Trockenschneelawinen in der Gegend von Davos? Eine genauere Untersuchung vor Ort war aus verschiedenen praktischen Gründen leider nicht möglich, doch einige Überlegungen lassen sich auf Grund des unten stehenden Bildes anstellen. Zusammen mit den sehr hohen Drücken, die im Lawinenversuchsgelände Ryggfonn des Norwegischen Geotechnischen Institutes in langsamen Nassschneelawinen gemessen wurden, ruft diese Beobachtung nach genauerer Erforschung dieses Phänomens, da die gegenwärtig in der Gefahrenkartierung gebräuchlichen Methoden möglicherweise unter gewissen Bedingungen zu optimistische Ergebnisse liefern.

Das Bild zeigt die für Nassschneelawinen typischen grossen Schollen und die steile Ablagerungsstirn. Ebenso finden sich Nebenarme, die unvermittelt aus der Hauptströmungsrichtung ausbrechen. Ähnlich wie in Murgängen, kam es zur Ausbildung von Levées auf beiden Seiten der (relativ schmalen) Lawinenbahn. Bei Murgängen ist die Bildung von Levées mit dem Abfliessen des Wassers aus dem Wasser-Feststoff-Gemisch an den Rändern des Murganges zu erklären: Ohne den schmierenden Effekt des Wassers wird die Reibung zwischen den Partikeln sofort sehr gross, und sie bleiben liegen. In Nassschneelawinen lässt sich die Bildung levéeartiger Strukturen jedoch durch die Pflugwirkung der Lawinenfront erklären; ein Teil des gepflügten Schnees wird in die Lawine eingemischt, der Rest jedoch zur Seite gedrückt und dort aufgetürmt.

Es gibt jedoch Anzeichen dafür, dass bei dieser Lawine ein ähnlicher Schmiereffekt wie bei Murgängen für die unerwartet grosse Auslaufdistanz verantwortlich sein könnte: Auf der Foto ist deutlich eine ca. 2 m lange Zone unmittelbar vor der Ablagerungsfront auszumachen, wo die Schneedecke tiefer liegt als in der ungestörten unmittelbaren Umgebung. Ausserdem ist sie dunkler (anscheinend bräunlich) gefärbt und weist eine relativ glatte Oberfläche auf, im Gegensatz zu den "Schmelznarben" in der Umgebung. Ein ähnlicher Saum lässt sich stellenweise an der Aussenseite der Levée in der Bildmitte ausmachen. Da Nassschneelawinen in der Regel tagsüber niedergehen, wenn die Schneedeckenstabilität durch das Schmelzen unter Sonneinstrahlung sinkt, waren die oberflächennahen Schichten der Schneedecke in der flachen, der Sonnenstrahlung stärker exponierten Auslaufzone vermutlich so stark durchnässt, dass beträchtliche Mengen freien Wassers in den Poren vorhanden waren. Unter der Reibung der fliessenden Lawine bildete dieses Wasser demnach einen zusammenhängenden Schmierfilm. An den Rändern und, sobald die Lawine genügend langsam war, an der Front wurde dieses Wasser durch den hydrostatischen Druck der Lawinenmasse herausgepresst und floss auf der Schneedecke ab, bis es in ihr versickert war. Ohne den schmierenden Wasserfilm stieg der Reibungskoeffizient sofort auf die für Nassschneelawinen typischen hohen Werte und brachte die Strömung zum Stillstand.

Auch wenn diese Deutung der Beobachtungen plausibel erscheint, sollte sie unbedingt durch detaillierte Untersuchungen überprüft werden.



Längenboden avalanche, 2004. Photo copyright Thomas Wiesinger

Längenboden-Lawine, Ende Mai / anfangs Juni 2004. Foto © Thomas Wiesinger.
Längenboden avalanche, late May or early June 2004. Photo © Thomas Wiesinger.


We thank Dr. Thomas Wiesinger (then at SLF) for sharing his observations on a small to medium-sized  wet-snow avalanche, the traces and deposits of which he found at Längenboden (Commune of Langwies, approx. 1 km NW of Weissfluh summit). The avalanche was released in late May or early June from the NE-facing slope of Zenjiflue and from the N-facing slope below the saddle between Weissfluh and Zenjiflue.

This avalanche is remarkable for its unusually small runout angle of less than 20°. The runout angle α is defined by the relation

tan α = H / L ,

where H is the drop height and L the runout distance of the avalanche. Both quantities are measured from the uppermost point of the fracture line to the lowest point of the toe of the deposit. As a rule, wet-snow avalanches have larger runout angles than dry-snow avalanches. The runout angles of the dry-snow avalanches that we observed in the framework of this project during the winter 2006, however, ranged from 24 to 41°. To first approximation, tan α can be identified with the so-called effective friction coefficient μeff: Suppose that a solid body sliding on some material has a constant friction coefficient μ. Release it from rest on an incline that be sufficiently steep in its upper part and flattening out in its lower reaches. Then the tangent of the inclination angle of the straight line between starting and stopping position equals μ.

What caused the effective friction coefficient of the Längenboden avalanche to be significantly less than that of the observed dry-snow avalanches in the Davos area? For several practical reasons, a detailed investigation of this avalanche in the field was not possible, but some considerations are suggested by the photo shown above. This observation, taken together with the very high pressures measured in slow wet-snow avalanches at the Ryggfonn avalanche test site of the Norwegian Geotechnical Institute, calls for dedicated research into this phenomenon because it appears possible that the methods presently used in avalanche hazard mapping yield results that are too optimistic under certain circumstances.

The photo shows the large clods and steep deposit front typical of wet-snow avalanches. Likewise we find fingers that unexpectedly break out from the main flow direction. Similar to debris flows, levees were formed on either side of the relatively narrow avalanche path. In debris flows, levee formation can be explained by the run-off of interstitial water from the edge of the water-debris mixture: Without the lubricating effect of the water, the soil or rock particles immediately experience very high friction and come to rest. However, in wet-snow avalanches, the formation of structures resembling levees can be explained by the ploughing effect of the avalanche front as a part of the eroded snow cover is entrained by the avalanche while the rest gets pressed to the sides, where it piles up due to the resistance of the snow cover to the sides of the avalanche path.

Yet there are indications that in this avalanche a similar lubrication effect as in debris flows may have been responsible for the surprisingly large runout distance: We can clearly see an approx. 2 m wide zone immediately ahead of the deposit front where the snow cover surface is lower than in the undisturbed immediate vicinity. In addition, it is a darker (apparently brownish) color and has a relatively smooth surface, in contrast to the "melt scars" in the vicinity. A corresponding "dirty seam" can be discerned along the outside of parts of the levee in the middle ground of the photo. Consider that wet-snow avalanches usually are released at day-time when the snow-cvover stability diminishes due to melting under the influence of the solar radiation. We may therefore assume that the snow-cover layers near the surface in the weakly inclined runout zone, which was more exposed to solar radiation than the north-facing steeper slopes, were very wet and considerable quantities of free water existed in the pores. Subjected to the friction due to the flowing avalanche, this water would then form a continuous lubricating film. At the lateral edges and—as soon as the avalanche became sufficiently slow—at the front, this water was pressed out by the hydrostatic overpressure of the avalanche mass and ran off on the snow-cover surface until it seeped away. Without the lubricating water film, the friciton coefficient immediately increased to the high values typical of wet-snow avalanches and the flow came to a halt.

For how plausible this explanation of the observations may sound, detailed investigations of this effect are urgently required.


Text: Dieter Issler


Verantwortlich für diese Webseite / Responsible for this webpage:  Dieter Issler
Letzte Änderung / Most recent changes:  2014-01-09

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