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 Modell gibt laut SLF und EPFL nie da gewesene Einblicke, wie Lawinen funktionieren. Die Vorgänge in einer Lawine 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 sind.

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

Lawinen-Simulation

Lawinen-Simulation

Die Vorgänge in einer Lawine 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 sind.

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 Johan Gaume ist 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.

Laut Gaume vertieft das Modell nicht nur das Verständnis, wie sich Schnee verhält, sondern erlaubt auch, die mögliche Grösse einer Lawine, ihre zurückgelegte Distanz und den Druck auf Objekte auf dem Weg ins Tal vorherzusagen.

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. Dank der Messdaten und Expertise der Schweizer Forscher können die UCLA-Wissenschaftler künftig auch für Animationsfilme besseren digitalen Schnee erzeugen. Die Ergebnisse erschienen im Fachblatt «Nature Communications». (sda)