Schweizer Forschende lancieren fortschrittliches System zur Vorhersage von Erdrutschen

Die Schweiz hat im Kampf gegen die tödliche Unberechenbarkeit des alpinen Geländes eine leistungsstarke neue Waffe erhalten. In einer bahnbrechenden Entwicklung haben Forschende der ETH Zürich und des WSL-Instituts für Schnee- und Lawinenforschung SLF ein revolutionäres 3D-Simulationstool vorgestellt, das die Vorhersage katastrophaler Massenbewegungen grundlegend verändern könnte. Dabei handelt es sich nicht bloss um eine schrittweise Verbesserung, sondern um einen Paradigmenwechsel in der Katastrophenprognose.

Seit Jahrzehnten ringen die Behörden mit der komplexen Physik von Lawinen und Erdrutschen und stützen sich oft auf Modelle, die Mühe haben, die chaotischen Bedingungen in steilem Gelände abzubilden. Nun wird diese Unsicherheit aufgebrochen. Das neue Tool, das Professor Johan Gaume federführend entwickelt hat, ist ein zuverlässiges und einsatzbereites System, mit dem sich die gefährlichen Bewegungsbahnen von Schnee, Eis und Gestein mit bisher unerreichter Genauigkeit simulieren lassen. Indem es Prozessabläufe in besonders anspruchsvollen Umgebungen präzise nachbildet, ermöglicht die Technologie den Behörden, drohende Gefahren mit einer bislang für unmöglich gehaltenen Klarheit einzuschätzen. Während der Klimawandel die Instabilität unserer Gipfel verstärkt, kommt diese Innovation für die alpine Sicherheit der Schweiz zu einem entscheidenden Zeitpunkt.

Das herkömmliche Verständnis der Lawinenmodellierung war lange von einer zweidimensionalen Denkweise geprägt. Traditionelle «Mitteltiefenmodelle» gehen davon aus, dass Gestein und Wasser wie in einem flachen Fluss fliessen und ständig mit hoher Reibung am Boden in Kontakt bleiben. Diese Annahme ist zwar nützlich, bildet aber die heftige Realität eines Bergsturzes nicht ab. Das neue Modell von ETH Zürich und SLF sprengt diese Grenzen, indem es eine echte dreidimensionale Physik einführt.

Entscheidend ist, dass sich Partikel mit diesem fortschrittlichen System vollständig von der Oberfläche lösen können. So lassen sich die erschreckenden Momente nachbilden, in denen Trümmer durch die Luft fliegen. Indem die Bodenreibung verringert und diese ballistischen Phasen präzise erfasst werden, simuliert das Modell das Fliessverhalten in steilem, komplexem Gelände mit verblüffendem Realismus. «Das ist ein entscheidender Faktor», sagt Professor Gaume. Während die alten Modelle an den Boden gebunden waren, berücksichtigt dieses neue Modell, dass ein Berg bei einem grossen Erdrutsch nicht einfach nur abrutscht, sondern regelrecht explodiert. Dank der Möglichkeit, Material in der Luft zu verfolgen, wird aus einer statischen Schätzung eine dynamische, physikbasierte Prognose der Zerstörung.

Die theoretischen Möglichkeiten des Modells wurden einem harten Praxistest unterzogen, dessen Ergebnisse die wissenschaftliche Gemeinschaft verblüfften. Nach einem schlüssigen ersten Test im 2023 evakuierten Dorf Brienz richteten die Forschenden ihren Blick auf das komplexe Katastrophenszenario in Blatten. Ziel war es, ein chaotisches Gemisch aus Gestein, Wasser und Eis in einem Gelände zu simulieren, das noch instabiler ist als jenes von Brienz. Die Ergebnisse waren aussergewöhnlich.

Die Simulation sagte voraus, dass sich die Trümmer auf der südwestlichen Talseite genau 1,2 Kilometer und auf der nordöstlichen Seite 700 Meter weit ausbreiten würden. Diese Zahlen waren keine Näherungswerte, sondern stimmten mit den tatsächlichen Katastrophendaten auf verblüffende Weise überein. Das Modell bildete die Zerstörung von Blatten und das knappe Entkommen des Weilers Weissenried korrekt ab. Damals erschienen die Ergebnisse den Forschenden selbst so genau, dass sie als «unplausibel» galten. Doch die Daten bestätigten sich. Diese erfolgreiche Nachbildung einer komplexen Katastrophe mit verschiedenen Materialien bestätigt, dass das Tool bei künftigen Krisenszenarien eine wertvolle Hilfe sein kann.

Auch wenn diese Technologie einen Quantensprung darstellt, soll sie bestehende Verfahren stärken und nicht ersetzen. Die Forschenden betonen, dass ihr Ziel nicht darin besteht, die standardmässig von den Walliser Behörden eingesetzten 2D-Tools abzulösen, sondern bei den Grenzen herkömmlicher Modelle eine wichtige «ergänzende Lösung» anzubieten. Wenn das Gelände für eine Standardanalyse zu steil oder die Materialmischung zu komplex ist, kann dieses 3D-Modell die Lücke schliessen.

Derzeit sind diese hochpräzisen Simulationen noch nicht Teil offizieller Risikomanagementstudien, doch ihr Potenzial ist unbestreitbar. Während sich die Schweiz auf eine Zukunft einstellt, in der der Klimawandel unsere Berge zunehmend instabil macht, ist ein Tool, das die komplexen Flugbahnen herabstürzender Felsmassen «sehen» kann, von unschätzbarem Wert. Wir verfügen nun über ein zuverlässiges, einsatzbereites Instrument, mit dem die Behörden das Unvorstellbare einschätzen können, bevor es geschieht. Im anspruchsvollen Risikomanagement der Alpen haben sich die Spielregeln gerade zu unseren Gunsten verändert.