Der SnowImager analysiert die Schneedecke schneller und objektiver als Menschen, die ein traditionelles Schneeprofil erstellen. Das spart Zeit in der Praxis. Diese Daten helfen, vor Naturgefahren wie Lawinen und Hochwasser zu warnen. Auch die Klimaforschung gewinnt damit wichtige Erkenntnisse. Die Entwicklung hat Jahre gedauert. Jetzt hat das Europäische Patentamt das Gerät patentiert.
Das WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF hat ein neues Patent. Am ersten Januar 2025 stellte das Europäische Patentamt die Urkunde mit der Nummer EP4212848 aus, für ein «Schneedichtemessgerät», so die Patentschrift, oder, so der Produktname, für den SnowImager. Das Gerät analysiert Schichten in der Schneedecke und erkennt Schichtgrenzen. So heisst die Grenze zwischen zwei Lagen im Aufbau der Schneedecke. Einzelne Schichten unterscheiden sich beispielsweise durch verschiedene Dichten und die Art und Grösse der Schneekristalle.
Deren Beschaffenheit sind unter anderem für die Lawinenwarnung wichtig, um Schwachschichten zu identifizieren, deren Bruch zu Lawinen führen kann. Heute lässt sich die Schichtung der Schneedecke zwar numerisch modellieren, gleichwohl bleiben Daten aus dem Feld wichtig. Bei diesen Profilaufnahmen erfolgt die Charakterisierung der Schneeschichtung meist zeitintensiv von Hand. Der SnowImager soll das Verfahren deutlich beschleunigen und objektivieren. «Darüber hinaus erhalten wir eine bessere Auflösung», sagt SLF-Physiker Benjamin Walter, einer der Entwickler des Geräts. Damit hat der Apparat das Potenzial, traditionelle, manuelle Schneeprofile langfristig zu ersetzen.
Mit Infrarot in die Schneedecke eindringen
Dafür nutzen die Forschenden optische Effekte. Die zahlreichen Leuchtdioden des SnowImagers senden für menschliche Augen unsichtbares Nahinfrarotlicht in den Schnee. Zwei kleine Kameras im Gerät messen in einem ersten Durchgang, wie viel davon zurückkommt.
Bei einem zweiten Durchgang deckt eine Blende mit einem Schlitz die Vorderseite des Geräts ab. Je geringer die Dichte, desto tiefer dringt das Licht in die Schneeschicht ein. Und je tiefer es eindringt, desto weiter breitet es sich seitlich aus. Die Kameras messen aber nur den Anteil des Lichts, der durch den Schlitz zurückkommt. Die Kombination der Messungen mit und ohne Abdeckung zeigt, wie die Schneedecke aufgebaut ist, genauer die Dichte und Korngrösse der verschiedenen Schichten.
Zur Zielgruppe gehören nicht nur Lawinenwarndienste. Die Dichte der Schneedecke spielt auch eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, rechtzeitig vor Hochwasser zu warnen. Das ist immerhin die Naturgefahr, die in der Schweiz die meisten Schäden verursacht. Darüber hinaus gewinnen Klimaforscher aus den Daten des SnowImagers Erkenntnisse darüber, wie sich die Schneedecke weltweit durch den Klimawandel verändert.
Co-Founder gesucht
Drei Geräte hat das SLF bereits, die es gegen eine kostendeckende Gebühr verleiht, sowohl an Forschungsinstitute als auch an Fachleute, die es in der Praxis testen wollen. Das Interesse ist gross. «Ein Apparat befindet sich derzeit an der Universität Oslo in Norwegen, aus den USA haben wir auch eine Anfrage», weiss Walter.
In einem nächsten Schritt soll der SnowImager jetzt zur Serienreife gebracht werden. Der SLF-Kooperationspartner Davos Instruments, der das Projekt begleitet hat, sucht dafür derzeit einen oder mehrere Mitgründer für ein eigenes Unternehmen.
Bis es soweit kam, war es ein langer Weg. 1995 entstanden am SLF Aufnahmen der Schneedecke mit Infrarotfilm am nahegelegenen Flüelapass. Die Idee war, ein Schneeprofil in unterschiedlichen Grautönen darzustellen. Der Versuch war erfolgreich, die Schichten waren deutlich zu sehen. Zwischen 2005 und 2007 entstand dazu eine erste Doktorarbeit, später ein Gerät, um die Korngrösse des Schnees zu bestimmen. Die Dichte zu messen, war weiterhin mühsame Handarbeit. Erst während der Coronazeit kam die Idee für eine mögliche Lösung auf. Mehrere Jahre Entwicklungsarbeit waren erforderlich. Hinzu kamen zahlreiche Tests, in Davos genauso wie unter Extrembedingungen in der Antarktis, bis der SnowImager so ausgereift war, dass er jetzt patentiert wurde.
Text: Jochen Bettzieche