Vischer, Referent

Diss.
ETH Nr.
7589
UNTERSUCHUNGEN
UEBER
ENTSTEHUNGSBEDINGUNGEN
REICHWEITEN
VON
UND
EISLAWINEN
ABHANDLUNG
zur
Erlangung
des
Titels
eines
DOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTEN
der
EIDGENOESSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZUERICH
vorgelegt
von
Jurg-Christian
dipl.
nat.wiss.
geboren
von
am
Dr.
September 1953
Wartau, St.Gallen
Angenommen
Prof.
4.
Alean
ETH-Zunch
Dr.
B.
D.
auf
Antrag
von:
Vischer, Referent
Salm, Korreferent
1984
7
-
-
ZUSAMMENFASSUNG
Eislawinen entstehen,
bricht.
Unter
Eis
wenn
der
Einfluss
dem
einem
von
Schwerkraft
fortschreitender
Zertrümmerung solange bergab,
Bewegungsenergie
vernichtet
den
Schweizer
Alpen
1901
von
Geschichtliche
dert.
haben.
bis
dieses
1983
mindestens
124
dokumentieren
Aufzeichnungen
Eis
unter
Reibungskräfte
Eislawinenniedergänge
bis
Gletscher ab¬
steilen
stürzt
seine
allein
haben
in
Todesopfer gefor¬
für
schon
16.
das
Jahrhundert die Zerstörung ganzer Dörfer durch Eislawinen oder durch
Ausbrüche
die durch
Seen,
von
worden
Eislawinenablagerungen gestaut
waren.
der
In
vorliegenden Arbeit wird versucht,
Erfahrungswerte
Häufung
quelle
von
über
insbesondere
und
stehen
sehr
nur
Eislawinen
zur
über
wenige
Eislawinen.
Durchsicht des
durch
noch
weitere, manuell bediente
eine
einmal
Variation
fast
ihres
Eislawinen
vom
schiedliche
100
Eislawinen,
zurücklegten,
auf
Reichweiten
meter
der
Anrissgebiete
Zur
zum
Beschreibung
Wie bei
Anrisszone
men
haben
stürze
der
Die
Art
der
Reichweiten
das
Ablagerung,
d.h.
Reichweiten.
10
zusatzlich
auf
die
Da
der
registrierten
viele
aber
dennoch
vorhandene
zeitliche
recht
unter¬
Datenmaterial
als
in
auf Para¬
Bergstürzen
von
Linie
obersten
vom
bei
oft
sogenannte "Pauschalgefälle"
im
gegebener Topographie
Eislawinen
Gefällsprozent
wird
Anrisspunkt
von
kleinere
0.5
bis
das
bis
ver¬
allgemeinen
unterhalb der
10 Mio.m
Pauschalgefalle
als
Volu¬
Berg¬
gleichen Grössenordnung.
statistische
zeigt, dass
die
um
gegen
Hinblick
Bergstürzen haben grössere Eislawinen
grössere
etwa
von
selber.
Pauschalgefälle,
kleinere
in
das
gesammelten
VAW
Sturzbahnparameter vielseitiger
gleichmassig geneigten
fernsten Ende der
wendet.
und
ist
der
Messwerte
dokumentieren
Kamera
nur
Informations¬
Beschreibungen
automatischen Kamera und
einer
gleichen Anrissgebiet stammen,
Bezug
Gefälle einer
die
mit
Auftretens untersucht wurden.
Strecken
an
ergaben jedoch
Beobachtungsreihen
Als
quantitative
publizierte,
Verfügung. Die
Luftbildmaterials und Feldarbeiten
100
abzuleiten.
Reichweiten
Eislawinen
bekannten
aus
allfällige jahreszeitliche
Entstehungsbedingungen,
der
Auswertung
neben der Kubatur der
Gleitfläche
die
der
Sturzbahnparameter
abgegangenen
Reichweite
einer
von
Eislawinen
Masse die Bahnform und
Eislawine
mitbestimmen.
8
-
Glatte
Firnoberflachen
auf die
Bezug
erleichtern
allzu
Lawinenbewegung nachweislich.
die
steile
Simulation
che
der
und
abgehen,
Lawinenbewegung
bungsterm (Parameter
konkave, d.h.
die über wenig
Sturzbahnen
Fliessgeschwindigkeiten entwickeln.
sen
In
Sturzhohe erreichen besonders jene Lawinen überdurch¬
schnittliche Reichweiten,
nicht
-
oberen
im
Teil
allzu gros¬
keine
deshalb
Es wurde
für
einfa¬
eine
geschwindigkeitsabhangiger
ein
der turbulenten
somit
die
Reibung)
zusatzlich
Rei-
Gleit¬
einem
zu
reibungskoef fizienten mitberucksichtigt.
Reibungsparameter werden
Zwei
Berechnungsmethode
det.
Dazu
kommt
beschreiben). Auch
fluss
die
jedoch
Radius (die
lische
sehr
sich
ten
Form
im
wahrend des
in
Mittel etwa 6 mal
19
Mit
stark
als die
langer
durchgeführt.
terpaare,
mit
denen
stehen bleibt.
der
Auswahl
Ausweg
nur
und
kubatur
Lawine
Annahme
einer
Zusammenhang
an
lasst
sich
geeichte Modell
bei
der
von
berechneten
Beziehung
den
zwischen
doch
nachweisen,
der
einzelnen
der
wirklichen
dem
Es
weiten
werden
dern
verschiedene
beeinflussen.
faktor"
als
Genauigkeit
nicht
mehrere
im
von
in
nachhineien
in
meist sehr
unendlich
der
da
kompak¬
sind
oder
viele
zur
bleibt
als
Verfugung stehen,
liefert
das
beiden Reibungspara¬
sich
und
Sturz¬
Abweichungen
Gegenüber
nur
der
Testlawinen
den
an
betrachtliche
Reichweite.
Parame¬
LaufZeitmessungen
Reibungsparametern
Lawine
mit
Natur beobachteten Ort
zwischen den
Einflüsse diskutiert,
Unglücklicherweise
nieder.
nicht
gerechtfertigt,
der
in
einfachen
Verbes¬
bescheidene
Reichweitensimulationen.
Modellrechnungen
Teilsturze
Volumendurch-
geschwindigkeitsabhangigen
sich
zur
Beziehung Pauschalgefalle-Volumen ergeben
serungen der
der
Hodellrechungen
wurden
einem
Geschwindigkeits-
Da keine
dass
Eislawinenablagerungen
ergeben
Modellawine
die
hydrau¬
abgebrochene Eismasse.
"richtigen" Parameterpaare
die
Ein
metern.
Pro
verwen¬
der
fliessenden Lawine
anfangs
einer
ausgewählten "Test-Eislawinen"
Parameter
der
oder
der Sturzbahn konstant bleibt.
ausbreiten.
Gleitreibungskoeffizienten
einem
Tiefe
entlang
von
üblichen
Schweiz
Fliesshohe
Eislawinen nicht
für
Niedersturzens
Längsrichtung
der
in
vereinfachend angenommen,
wird
Die letztgenannte Annahme ist
sie
von
wesentlichen die
im
der
Fliessschneelawinen
wesentliche
Fliessschneelawine
einer
bei
auch
Auslaufstrecken
für
Da
die
die
lasst sich der
einbeziehen:
sich
unterscheiden
die
wichtigste "Stor-
Viele
Eislawinen
Teilsturze
lassen,
ist
Lawinenreich-
auf
weder
den
die
gingen
Luftbil¬
Kubatur
9
-
der auf einmal
Effekt
der
Eine
wesentliche
stehen
oft
gig
nicht
Auf
kurzen
wie
starre
vom
nicht
Arbeit
dieser
Gefahrdung
die
wenn
bekannt.
liegt darin,
Richtwerte
zwar
Spalten,
von
berücksichtigt
Genauigkeit durfte
ihre
Sturzbahnen
Blöcke
Volumen
Simulation
Sturzbahn
genügen,
werden.
bung gebremst
reibungsmindernde
aber
für
in
eines
dass die
wird.
Es
Reibungs¬
der
Ortes
Praxis
ohnehin
wird.
vermutet
eher
Ergebnis
Modells
verwendeten
der
entlang
Verfugung,
zur
dann
gerade
schon
als
somit
parameter
Schwache des
Eis
von
der
niedergegangenen Teilsturze (Verfullen
Moranenfelder) mit genügender Genauigkeit
rauher
Ablagerung
noch
niedergegangenen EismaSse,
vorgangig
Ausglatten
-
Sie
ahnliche
ihrer
Firngebieten
in
abgleiten
mit
zu
durch
Eislawinen
keine
die
Rei¬
gewissen Grad unabhän¬
einem
Zweiparametermodell
einem
vor,
turbulente
Pauschalgefalle (bis 30°o).
kleine
sehr
kommen
somit
erreichen bis
und
Bewegung
und
ist nicht
Die
sinn¬
voll.
Die Form der Anrisszonen bestimmen
der daraus absturzenden Eismassen.
(bis
zu
5,
gleichmassig geneigten
dieser
Art
Monaten
wine
bis
wahrend
Oktober.
mehreren
wird als
treten
malerweise
kleine
grossere
zwei
ein
mit
am
(einige
10
dieses
(Kubatur:
),
m
an
stimmende
Werte
Hangegletscher
einige
Gemessene oder
einen
groben
den
Hinweis
in
Am
den
Grossla¬
Die
Fletschhornglet¬
Regelmassigkeit (nor¬
1000m
des Mönch
zeigen,
dass
) häufiger auftreten als
zum
mehr
als
als
die
grosseren.
Beobachtungen
Ueber
der Firnstrati-
Extrapolation direkter MassenhaushaltmessunAletschgletschers geben gut überein¬
vermutlichen
geschätzte
einer
aus
aus
tragen die kleineren weniger
bei
Teil des grossen
für
statt
Teilsturzen erzeugen.
bemerkenswerter
doch
Gletschers
der Eisfront und
gen auf dem oberen
von
Eislawinen
Alpen vorwiegend
können
beschrieben.
Jahr aufsummierte Eislawinenkubaturen,
graphie
den
in
Kubaturen
ausschliesslich
Jahre) auf.
drei
sudlichen
000
sehr grossen
scheinen
Gletscher
Monaten ganze Serien
oder
mit
abzugehen. Grosse
sich
ereignen
)
Mio.m
"Aktivitatsphase"
Eislawinen
Massenverlust
10
Einzelne
Aktivitatsphasen
alle
Beobachtungen
zwar
zu
Anrisszonen
Anrisszone
von
Juli
Erscheinung
scher
bis
möglicherweise
die maximale Kubatur
massgeblich
Eislawinen
Massenumsatz
Massenumsatze
auf die
Frequenz
von
von
des
Hangegletschers.
Gletschern können somit
Eislawinenniedergangen geben.
10
-
-
SUMMARY
Ice avalanches
influence of
shattered
fnctional
in
forces
Swiss
the
villages
The
on
Alps.
of
(a)
particular
Only
by
given
here
which
occurrence.
from the
(c)
reach
and
Since many of the
data have been
parameters
used
Techniques
to
of
the
reach
average
of
slope
ones.
This
cover
longer
the
order
about
5
or
has
been
used
by
landslides.
is
means
of
snow
usually
that
on
distances
0.5
to
10
6° smaller
As
the
than
x
10
than
m
terrain
are
than
appearance
were
zone
authors
the
large
ice
ones.
Ice
average
avalanche
of
terms of
of
terms
in
and the
order
with
influence
the
ice
large
furthest
point
characterize
ice
are
comparable
parameters
avalanches
volumes
in
frequently
volumes.
shows
and the
slope
the
for small
than
with
which
average
the
avalan¬
landslides,
avalanches
of
to
to
avalanches
slopes
model
to
and
applied
in
case
those of landslides
considerably
originated
in
origin.
volume, the shape of the avalanche path
surface
of
distribution
varied
more
kind of terrain,
have
ice
another
seasonal
avalanche paths
the
for
small
Statistical analysis of
addition to its
their
often
same
from
and
camera
the
ana-
avalanches
several
smaller
in
and
100
nearly
on
of
avalanches
is
mapped
this
on
the VAW
in
resulted
automatic
an
slope between the starting
The avarage
deposition
the
describe
behaviour of landslides and
ches.
published
avalanches thus recorded
ice
avalanche
of
zones
Varia¬
avalanches;
ice
frequently
data
terms
of
parameters
of the
annual
(both aimed at glaciers
the data collected
glacier,
other
the reach of
during field work,
camera
in
Informa¬
empirical
seek
point (c).
to
avalanches) yielded
same
whole
of
which had
lakes
avalanches which could be
ice
analysed solely
were
124 deaths
destruction
from
when
Between
energy.
study of the aenal photographs
a
manually controlled
ice
stops
least
at
(b) the possible
lysed. Additionally, the pictures from
producing
the
to
was
and
observations
discovery of almost 100
another,
its kinetic
floods
formation,
quantitative
with
together
of
occurrence
was
limited
avalanche
in
the
progressively
is
avalanche deposits.
ice
conditions
and
ice
record
by
or
presented
work
far. However,
so
archives
avalanches
ice
attention
very
The
pieces.
completely destroyed
frequency of
tion of the
plunges downhill,
smaller
Historical documents
by
the
the
steep glacier. Under
a
avalanches alone have resulted
been dammed
aim
subject
ice
off
breaks
lce
ice
and
have
either
previously
tion
smaller
1983,
1901 and
the
gravity
into
when
occur
and
that,
in
type of
thus
the
11
-
of
reach
far
avalanche.
the
Smooth
reaching avalanches.
steep
the upper
in
cities) lead
vation
included
when
This
too
latter
Obser¬
velocity depen-
a
of turbulent
friction)
avalanches
ice
relatively
to
paths (not
high flow velo-
very
indication that
the flow of
modelling
to
distances.
runout
an
as
avalanche
leading
parameter (parameter
frictional
dent
taken
was
clearly lead
concave
therefore not
comparatively long
to
surfaces
Only slightly
parts,
particular
in
firn
-
had to
addition
in
be
to
a
velocity independent parameter (parameter of sliding friction).
Two frictional parameters
(volume per
rate of flow
This
path.
that
of
ice
assumption
avalanches
which
ice
deposits
which broke off
mass
19 avalanches
model
ice
avalanches.
for
model
the
of
a
flow
yields
available
are
relationship between
did
indeed produce
the
Since
nately,
model
one
the
influences
major
of
major event
suggest
at first
building up
a
many
(which
sight),
auch
successions
of
the
ice
a
of
also
first avalanches
producing
must
a
that of the
but
select
the
have
Runout distances
a
can
better
"correct"
be
to
distances
assumed.
which
distance
are
somewhat
Unfortuin
indeed occurred not
the
as
photographs might
avalanches
gradually
No method could be found to determine
on
which contributed to the
photographs.
to
Not
only
correctly
effect
crevasses
surface
or
for
on
the
such
the
volumes,
sliding surfaces;
smooth out
subsequent
do
assess
runout distances and avalanche
considerable
sliding
model
This
were
discussed.
are
must have
largest avalanche
fill
or
friction alone.
sliding
series of smaller
observed
future
parameters,
influence could not be included
avalanches
as
of
slight.
runout
between observed
they
than
distances
the Impression from aenal
deposit
the
masses
simple two-parameter
a
runout
model using
larger deposit.
but
thus
longer
of avalanches make it very difficult
relationship
shown
is
measurements of velocities
no
to
runout
rather
the
on
the actual volume of the
formation
is
"disturbing"
calculations;
It
compact
direction of the avalanche path.
6 times
parameters had
two
predicitons
improvement, however,
Several
the
infinite number of pairs of parame¬
an
order
in
better than those obtained with
The
the
prediction
ters for each test avalanche.
time
in
Short,
as
that
avalanche
the
avalanches.
ice
glaciers
assumed
along
constant
selected to calibrate
were
The
Switzerland for the
is
originally.
intended
mainly
in
lt
justified for
typically
are
used
addition,
is
break off
normally
subsequently spread
Ice avalanche
In
time)
unit
not
is
commonly
are
(snow).
flow avalanches
of
modelling
rough terrain,
ones.
also mfluenced by the amount of
ice
debris
12
-
deposited along
lated
the
only rough values
distances
in
cases
danger
the
tions
where
small and
with
a
enough for
slopes
to
are
ches
mostly
series
process
activity
may
as
plays
phase
2
or
a
during
last
of
the
what
to
up
to be
suspected
within,
or
avalanche
this kind of avalanche
zone
5
x
starting
origin
of the
volume
released.
10
possibly
m,
planes
zone,
a
with
October
however,
than
one
"phase
but
months,
The
and
July
termed
several
volume.
Simula-
for such avalanches.
up to
zone
seem
inclusive.
large
occur
Some
produce
This
one.
Phases of
activity".
probably
m)
10
homogeneous
a
sometimes
very
of
avalan¬
ice
Particularly
from this type of startmg
of
rigid
parti-
are
to estimate the reach.
of
inclined
months
is
of the
practical
maximum
on
which does
occurs
in
the
same
Fletschhorngletscher (Valais)
usually
once
disevery
3 years.
show
that
of
mass
bigger avalanches.
observed
over
stratigraphy
and
the
smaller
Nevertheless, the
nate)
be
activity with remarkable regulanty,
Observations
Alps)
These
is
not
the
in
large avalanches.
the
season
simu-
runout
avalanches rather
of smaller
occurs
be
deduced.
be used
can
avalanaches
ice
between
with this kind of
glaciers
whole
Alps
the
In
occur
could
independent
are
the
originate exclusively
to
not
prediction of avalanche
ice
avalanches (volumes up to
ice
slope.
to
influences
considerably
large
seem
of the terrain
shape
could
Such avalanches slide like
extent
some
parameter model
two
of
paths of
of
However, simple sliding friction
The
the
settlement
a
special type
a
The average
cularly
which
Because of these difficulties
used.
of turbulent flow.
display signs
blocks.
effect
an
model
zone.
firn areas,
In
not
path,
frictional parameters
of
may not be accurate
values
near,
avalanche
calibrated with the
and
-
a
in
direct
period of
mass
more
glacier's
balance
than
of the
mass
turnover
frequency
them.
one
measurements
determinations
originate from
frequently
is
at
than
big
ones.
mostly effected by
year,
the
ice
the
avalanches
measurements of firn
cliff (where the avalanches origi¬
ice
estimations of the
mass
more
glacier
determinations of all
corresponding
indication of the
occur
loss of the
Volume
this
hanging glacier of the Mönch (Bernese
southern
avalanches
nearby
of other
which
all
led to
turnover of this
ice
glaciers
may
avalanches of
reasonably
glacier.
yield
a
a
given
Such
rough
size

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