Schnee ist nicht nur ein faszinierendes Naturschauspiel, sondern auch ein komplexes physikalisches Phänomen. Jede Schneeflocke ist einzigartig, und die verschiedenen Schneearten können sowohl Freude als auch Gefahren mit sich bringen. Doch wie entsteht Schnee eigentlich? Warum sehen Schneeflocken so unterschiedlich aus? Und welche Risiken birgt er?

Schneeentstehung

Entstehung eines Schneekristalls

Schneekristalle entstehen durch einen faszinierenden Prozess in der Atmosphäre. Alles beginnt damit, dass Wasserdampf in der Luft an winzigen Partikeln, wie Staub oder Pollen, gefriert. Diese Partikel wirken wie ein Startpunkt, an dem sich der Wasserdampf anlagert. Damit das überhaupt passiert, muss die Luft vollständig gesättigt sein, das bedeutet, sie enthält so viel Feuchtigkeit, wie sie bei der herrschenden Temperatur aufnehmen kann. Gleichzeitig muss die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegen, sonst würde der Wasserdampf nicht zu Eis kristallisieren, sondern flüssig bleiben.

Sechseckige Vielfalt

Sobald diese Bedingungen erfüllt sind, bilden sich winzige Eiskristalle. Wie genau diese Kristalle aussehen, hängt von der Temperatur und der Feuchtigkeit ab. Bei niedriger Feuchtigkeit und Temperaturen knapp unter 0 °C entstehen oft kleine, flache Plättchen. Ist die Luft jedoch feuchter, wachsen aus den Plättchen verzweigte Arme, und es bilden sich die typischen Schneesterne.
Dabei sind so viele Variationen möglich, dass es praktisch keine zwei identischen Schneekristalle gibt. Ein gemeinsames Merkmal haben sie jedoch alle, sie besitzen immer sechs Ecken, was auf die besondere Struktur von Wassermolekülen zurückzuführen ist.

Vom Kristall zur Flocke

Die einzelnen Schneekristalle beginnen langsam nach unten zu sinken. Auf ihrem Weg treffen sie auf weitere Kristalle oder unterkühlte Wassertröpfchen, die an ihnen anfrieren oder sich verhaken. Dadurch verbinden sich die Kristalle allmählich zu größeren filigranen Schneeflocken. Die Form der Flocken wird stark von der Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Bei hoher Feuchtigkeit wachsen besonders verzweigte und große Flocken während trockenere Bedingungen eher kompakte und kleinere Strukturen entstehen lassen. Die größte je dokumentierte Schneeflocke erreichte dabei einen Durchmesser von 38 Zentimetern.

Schnee im Wandel

Neuschnee ist die ursprünglichste Form von Schnee, frisch gefallen und unverändert. Seine feinen, verzweigten Eiskristalle sind noch weitgehend erhalten und liegen locker übereinander, ohne stark miteinander verbunden zu sein. Dadurch ist er besonders leicht, luftig und hat kaum innere Stabilität. Alle anderen Schneearten entstehen erst durch spätere Umwandlungsprozesse aus diesem Ausgangszustand.

Abbauende Umwandlung

Die abbauende Umwandlung beschreibt, wie sich frischer Schnee mit der Zeit verändert. Die ursprünglich feinen, verzweigten Schneekristalle verlieren durch Temperaturwechsel, das Gewicht der Schneedecke und Windeinfluss ihre filigrane Struktur. Die Ecken und Spitzen der Kristalle werden abgebaut, während die Kristalle selbst runder und kompakter werden. Durch diesen Prozess entsteht aus dem lockeren Neuschnee eine dichtere Schneeschicht. Die einzelnen Schneekörner werden fester und liegen enger beieinander.
Dabei entsteht zuerst Filzschnee und daraus bei fortschreitender Umwandlung rundkörniger Schnee

Aufbauende Umwandlung 

Bei der aufbauenden Umwandlung verändern sich Schneekristalle durch Temperaturunterschiede innerhalb der Schneedecke. Der entscheidende Faktor ist der Temperaturgradient, der Unterschied zwischen der wärmeren Bodenschicht (nahe 0 °C) und der deutlich kälteren Oberfläche oder auch zwischen Schichten innerhalb der Schneedecke.

Durch diesen Temperaturunterschied steigt Wasserdampf aus den wärmeren Schichten nach oben und gefriert an der Unterseite der kalten Kristalle erneut. Dabei bilden sich kantige Kristalle, die sich im Laufe der Zeit zu Becherkristallen oder Tiefenreif (auch Schwimmschnee genannt) entwickeln können. Dieser Prozess ist besonders ausgeprägt, wenn große Temperaturunterschiede auf kurzer Distanz auftreten. Eine besonders schöne Variante ist der Oberflächenreif, der entsteht, wenn Wasserdampf aus der Luft direkt an kalten Schneeoberflächen gefriert.

Schmelzumwandlug 

Wenn die Schneetemperatur 0 °C erreicht, schmelzen die Eiskristalle an ihren Ecken und Kanten. Sie runden sich ab, rücken enger zusammen und bilden kleine Kristallcluster. Das Schmelzwasser füllt zunächst nur die Zwischenräume zwischen den Körnern und es bildet sich Feuchtschnee. Dadurch verstärken sich die Kapillarkräfte, der Schnee wird fester und eignet sich ideal für Schneebälle oder Schneemänner.

Bei weiterem Schmelzen füllen sich die Poren zunehmend mit Wasser und es entsteht Faulschnee. Sobald die Kristalle vollständig von einer Wasserschicht umhüllt sind und sich voneinander lösen, verliert der Schnee plötzlich seine Stabilität.

Schnee als Gefahr: Lawinen

Von feinstem Pulverschnee fürs Skifahren über perfekten Feuchtschnee für Schneeballschlachten bis hin zum glitzernden Oberflächenreif, der einfach nur schön anzusehen ist, Schnee hat viele Facetten. Doch so faszinierend er auch sein mag, birgt er auch Gefahren, die man stets im Hinterkopf behalten sollte.

So kann die Kombination verschiedener Schneearten und andere Einflüsse Gefahren durch Lawinen hervorbringen.

Schneebrettlawine

Die Schneebrettlawine ist die häufigste und gefährlichste Lawinenart. Damit sie entsteht, braucht es eine Schwachschicht, in der die Kristalle wenig Verbindung zueinander haben. Typisch sind Schichten aus kantigen Kristallen, Tiefenreif oder auch Oberflächenreif. Darüber braucht es eine Schicht aus gebundenem Schnee mit kleinen Kristalle mit vielen Verbindungen zueinander (z.B. kleine runde Kristalle). Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, steht die Schneedecke unter Spannung und eine zusätzliche Belastung (Skifahrer:in, Schneefall, Regen) kann einen Bruch in der Schwachschicht verursachen, der sich dann ausbreitet und zu einem Lawinenabgang führt.

Die Lockerschneelawine beginnt an einem Punkt und breitet sich dann birnenförmig nach unten aus. Sie entsteht, wenn lockerer Schnee ohne Bindung in steilen Hängen, meist mit einer Neigung von über 40 Grad, ins Rutschen gerät. Sie lösen sich meistens spontan durch Neuschnee, Regen oder Erwärmung durch die Sonne. Auch wenn es selten ist, von ihr verschüttet zu werden, kann man mitgerissen werden und abstürzen.

Die Gleitschneelawine bildet sich, wenn die gesamte Schneedecke auf einem glatten Untergrund wie Gras, Fels oder Eis langsam abgleitet. Der Grund dafür ist oft Schmelzwasser, das als Gleitfilm wirkt und die Reibung zwischen Schnee und Untergrund reduziert. Anders als bei anderen Lawinenarten bewegt sich hier nicht nur eine einzelne Schicht, sondern die gesamte Schneemasse. Gleitschneelawinen sind schwer vorhersehbar, da sie sich immer spontan lösen. Da hier keine Spannung in der Schneedecke ist, können wir sie nicht auslösen. Warnsignale können lange Risse (Gleitschneerisse, Fischmäuler) in der Schneeoberfläche oder langsam talwärts gleitende Schneefelder sein.

Lawinenprobleme

Um Lawinengefahren im Gelände frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden, werden die fünf Lawinenprobleme genutzt. Sie beschreiben die typischen Situationen und helfen, Risiken besser einzuschätzen und entsprechend zu handeln.

Das Neuschneeproblem tritt auf, wenn frisch gefallener Schnee auf eine ältere Schneeschicht fällt und diese zusätzlich belastet. Entscheidend ist dabei die kritische Neuschneemenge, die nötig ist, um eine Lawine auszulösen. Wie viel Schnee gefährlich wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, etwa der Temperatur, dem Wind oder den Eigenschaften der alten Schneeoberfläche. 

Diesem Problem ist kurzfristig aber nicht sichtbar, hier heißt es ABWARTEN, da sich die Situation innerhalb weniger Tage deutlich verbessern wird.

Das Triebschneeproblem entsteht wenn Wind den lockeren Schnee an der Oberfläche verweht und ihn an windgeschützten Hängen als dichte Platten ablagert. Diese Platten liegen oft auf schwachen Schichten wie Tiefenreif, Oberflächenreif oder kantigen Kristallen. Die Kristalle der Schwachschicht können bei Belastung durch Skifahrer oder natürliche Einflüsse wie weiteren Schneefall plötzlich brechen, wodurch es zu einer Bruchausbreitung kommt. Typisch sind steile Leehänge also Hänge die dem Wind abgewandt sind.

Diesem Problem ist durch Triebschneeansammlungen gut erkennbar, hier heißt es AUSWEICHEN.

Das Altschneeproblem entsteht wenn sich in der Schneedecke über längere Zeit schwache Schichten bilden die auch nach Tagen oder Wochen noch instabil bleiben. Diese Schichten bestehen oft aus eingeschneitem Oberflächenreif, Tiefenreif oder kantigen Kristallen, die wenig Bindung zu ihren Nachbarkristallen aufweisen. Wenn dann zusätzlich Neuschnee oder eine Belastung durch Skifahrer hinzukommt, kann die gesamte Schneedecke an dieser schwachen Stelle brechen. Besonders tückisch ist, dass solche Lawinen oft großflächig abgehen, schwer vorhersehbar sind und Gefahrenstellen sich nicht erkennen lassen.

Dieses Problem ist langfristig und nicht erkennbar, hier heißt es DEFENSIV sein, also regional bzw. in Höhe und Exposition ausweichen und unter 30° bleiben.

Das Nassschneeproblem tritt auf wenn die Schneedecke durch warme Temperaturen Regen oder Sonneneinstrahlung feucht wird. Der Schnee verliert dann seine Stabilität weil das Wasser die Bindung zwischen den Schneekörnern schwächt. Gleichzeitig wird die Schneedecke schwerer, was das Risiko eines Lawinenabgangs erhöht. Besonders gefährlich ist es wenn das Schmelzwasser in tiefere Schichten eindringt und dort Schwachschichten wie kantige Kristalle durchnässt. Nassschneelawinen lösen sich oft spontan besonders im Frühling oder bei plötzlichen Temperaturschwankungen. Sie sind zwar manchmal langsam aber kraftvoll und können ganze Hänge mitreißen.

Dieses Problem ist gut erkennbar und nimmt mit Wärme zu, hier heißt es ZEIT EINTEILEN.

Das Gleitschneeproblem entsteht, wenn die gesamte Schneedecke auf einem glatten Untergrund wie Gras, Fels oder Eis langsam hangabwärts rutscht. Ursache ist meist Schmelzwasser, das sich zwischen Schnee und Boden ansammelt und als natürlicher Schmierfilm wirkt. Dadurch verliert die Schneedecke ihren Halt und beginnt, sich langsam, aber stetig zu bewegen.

Diesem Problem ist durch Risse gut erkennbar, hier heißt es AUSWEICHEN.

Falls euer Interesse an Schnee nun geweckt wurde und ihr noch mehr über die physikalischen Hintergründe oder Lawinenkunde erfahren möchtet, könnt ihr euch auf der Website des snow.institute informieren.

 

Danke an den Lawinenwarndienst Tirol

Abschließend auch noch ein großes Dankeschön an Norbert Lanzanasto vom Lawinenwarndienst Tirol für die fachliche Unterstützung.

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