Modellierung der Kohäsion im Schneelawinenfluss

Abstract Fließender Schnee ist ein kohäsives granuliertes Material. Die Schneetemperatur und der Feuchtigkeitsgehalt steuern die Stärke der kohäsiven Bindung zwischen den Granulaten und damit das Ergebnis der granulierten Wechselwirkungen. Starke, kohäsive Wechselwirkungen reduzieren die freie mechanische Energie im Lawinenkern und spielen daher eine bedeutende Rolle bei der Definition des Lawinenflussregimes. Wir führen Kohäsion in die Berechnungen des Lawinendynamikmodells ein, indem wir (1) Kohäsion als zusätzliche interne Bindungsenergie behandeln, die überwunden werden muss, um das Volumen des Lawinenflusses zu erweitern, (2) die Coulomb-Spannungsfunktion modifizieren, um den Anstieg der Scherspannung aufgrund kohäsiver Wechselwirkungen zu berücksichtigen und (3) die Aktivierungsenergie erhöhen, um den Beginn der Fluidisierung der Lawine zu steuern. Die modifizierte Scherspannungsfunktion basiert auf Kraftmessungen in Rutschenexperimenten mit fließendem Schnee. Beispielberechnungen werden auf idealem und realem Terrain durchgeführt, um zu demonstrieren, wie die Kohäsion des Schnees den Lawinenfluss und das Verhalten bei Ablagerung beeinflusst.