Wie bewertet Skitourenguru das Lawinenrisiko?

1. Einleitung

Bevor einzelne Routen bewertet werden könnne, muss Skitourenguru einen flächige Risikokarte für die ganze Schweiz berechnen. Sobald eine solche zur Verfügung steht, wird es möglich ganze Routen zu bewerten, indem das Risiko auf dem Routenverlauf kombiniert wird.

2. Risikokarte

Untenstehende Abbildung veranschaulicht den Ablauf, um eine Risikokarte zu berechnen. Als Eingangsdaten erscheinen zwei Rasterkarten:

  1. Statische Lawinengefahrenkarte: Diese Karte drückt aus, wie geeignet das Gelände für Lawinenauslösungen ist. Neben der Hangneigung werden auch Hanggrösse, Hangform und Bewaldung berücksichtigt. Der entsprechende Algorithmus lehnt sich konzeptionell an der kanadischen Skala ATES an, unterscheidet sich aber in wesentlichen Implementierungs-Details. Wichtig zum Verständnis ist, dass immer eine weitere Umgebung eines spezifischen Punktes berücksichtigt wird, um festzulegen, inwieweit der Punkt geeignet ist, um Lawinen auszulösen. Mehr zur Lawinengefahrenkarte findet du im Paper Method for an Automatized Avalanche Terrain Classification.
  2. Kontinuierliches Lawinenbulletin: Das Lawinenbulletin weist in dreierlei Hinsicht Sprünge bezüglich der Gefahrenstufe auf. Sprünge entstehen an den Grenzen zwischen Gefahrengebieten. Sprünge entstehen auch durch die Anwendung der Einstufenregel bei spezifischen Höhenstufen oder bei Punkten mit Expositionswechsel. Solche Sprünge widerspiegeln nicht den kontinuierlichen Charakter der Gefahrenstufe. Zunächst muss deshalb aus jedem Lawinenbulletin ein kontinuierliches Lawinenbulletin gerechnet werden. Die Umrechnung ist komplex, denn ein Punkt kann im Einzugsgebiet mehrerer Gefahrengebiete liegen und jedes Gefahrengebiet kann eine unterschiedliche Gefahrenstufe und Kernzone (kritische Höhenstufen, kritische Expositionen) aufweisen.

Im folgenden kann mit Hilfe einer Reduktionsmethode eine Risikokarte berechnet werden. In der Version V2 kommt nun nicht mehr die Grafische Reduktionsmethode (GRM) zur Anwendung, sondern die Quantitative Reduktionsmethode (QRM). Diese Reduktionsmethode wurde aus einer Sammlung von GPS-Tracks und Lawinenunfällen abgeleitet. Im Gegensatz zur GRM erlaubt die QRM die Abschätzung von quantitativen Risiko-Relationen. In der Abbildung 1 kommt dies durch die bezifferten "Höhenlinien" zum Ausdruck. Willst du mehr wissen zur QRM, dann kannst du dies im Paper Quantitative Risk Reduction Method (QRM), a data-driven avalanche risk estimator nachlesen. Das Gelände wird somit nicht einfach nur in Klassen eingeteilt, sondern jedem Punkt wird ein kontinuierliches Risiko zugewiesen. In der Risikokarte wird dies durch Farbübergänge ausgedrückt.

Du kannst in der nachfolgenden Abbilung auf ein beliebiges Bild klicken. Bei den Karten gelangst du so zu einem Kartenbild der Auflösung 1:25'000.

Lawinenbulletin 23. 3. 2017 17h Statische Lawinengefahrenkarte Risikokarte Reduktionsmethode Abbildung 1: Datenfluss im Modell V2 von Skitourenguru

3. Legende

Zur Darstellung des Lawinenrisiko auf der Risikokarte wird mit den folgenden Farben gearbeitet:

  1. Tiefes Risiko: Um die Darstellung nicht zu überladen, wird mit Transparenz und nicht mit grün gearbeitet.
  2. Erhöhtes Risiko: gelb und orange.
  3. Hohes Risiko: rot. Bei sehr hohem Risiko geht rot in schwarz über.

Jedem Farbwert ist ein relativer Risikowert im Bereich von [0.0057..44.4726] zugeordnet. Das relative Risiko von 1.0 entspricht dem durchschnittlichen Risiko, das von der Skitouren-Comunity eingegangen wird. Das Risiko wird hier deshalb als "relativ" bezeichnet, da nur zwischen verchiedenen Punkten verglichen werden kann. Jemand, der sich an einem Punkt aufhält, der bereits ins "schwarz" kippt, trägt ein ca. 20-40 faches Risiko im Vergleich zu jemandem, der einen Punkt mit durchschnittlichem Risiko aufsucht. Der Übergang zwischen den Farbkategorien liegt bei den folgenden relativen Risikowerten:

  • 1.1: Übergang zwischen tiefem und erhöhtem Risiko. Wenn sich die ganze Skitouren-Comunity ausschliesslich unterhalb dieser Schwelle bewegen würde, könnten 80% der Unfälle vermieden werden.
  • 2.9: Übergang zwischen erhöhtem und hohen Risiko. Wenn sich die ganze Skitouren-Comunity ausschliesslich unterhalb dieser Schwelle bewegen würde, könnten 60% der Unfälle vermieden werden.

Den Risikowerten sind die Farben gemäss dem folgenden Farbverlauf zugeordnet:

0 1.1 2.9 7 12 25 50

4. Risikokarten für die ganze Schweiz

Theoretisch ist es möglich mit Hilfe des aktuellen Lawinenbulletins eine tagesaktuelle Risikokarte zu berechnen. Skitourenguru publiziert vorderhand jedoch nur Risikokarten für sechs typische Lawinenbulletins. Diese Risikokarten und die statische Lawinengefahrenkarte kannst du unter diesem Link hochaufgelöst und für die ganze Schweiz anschauen.

5. Routenrisiko

Sobald das flächige Lawinenrisiko für die ganze Schweiz (gemäss Abbildung 1) ausgerechnet wurde kann daraus der Risikoindikator für eine spezifische Route berechnet werden. Dies geschieht in vier Schritten:

  1. Die Route wird in 10 m lange Segmente aufgeteilt
  2. Für jedes Segment wird aus dem Punktrisiko ein absolutes Segmentrisiko abgeleitet.
  3. Die absoluten Segmentrisiken können nun mit Hilfe von Gegenwahrscheinlichkeiten "aufmultipliziert" werden. Als Resultat erscheint ein absolutes Routenrisiko.
  4. Aus dem absoluten Routenrisiko kann zum Schluss der Routenrisikoindikator (tief, erhöht, hoch) für die Route abgeleitet werden.

6. Diskussion

Ist eine flächige Risikokarte wünschenswert?

Skitourenguru erhält laufend Anfragen, weshalb nicht gleich die ganzen Alpen grün, orange und rot eingefärbt werden. Mit der Version V2 wird dies grundsätzlich geschehen. Die flächige Risikokarte dient jedoch als Zwischenresultat, um Routenrisikoindikatoren zu berechnen. Die Publikation der tagesaktuellen Risikokarte ist vorderhand nicht vorgesehen. Dies hängt damit zusammen, dass eine solche Karte einen starken Ankereffekt hat. Konkret bestehen Befürchtungen, dass das Publikum eine derartigen Karte nicht sachgemäss einordnen kann. Mehr zur Problematik erfährst du im Artikel Thomas Bayes geht auf Skitour. Ob sich langfristig die Publikation einer tagesaktuellen Risikokarte unterdrücken lässt, ist eine andere Frage.

Wie stark hängt der Routenrisikoindikator von der Linienführung ab?

Die Frage wurde im Artikel Routensensitivität beantwortet. Andreas Eisenhut arbeitet seit ein paar Jahren an einem Algorithmus, der aus einer linienförmigen Route einen Routenkorridor ableitet. Skitourenguru zeigt diese Routenkorridore seit drei Jahren mit einer grauen Hintergrundfarbe an. Nun liegt der Gedanke nahe den Routenrisikoindikator nicht über eine Linie, sondern über den Korridor zu berechnen. Entsprechende Arbeiten sind im Gange.

Wie genau wurde die Quantitative Reduktionsmethode (QRM) abgeleitet?

Zu dieser Frage wurde im Herbst 2018 das Paper Quantitative Risk Reduction Method (QRM), a data-driven avalanche risk estimator am ISSW in Innsbruck publiziert. Deutschsprachige Artikel sind in Bearbeitung.

Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen GRM und QRM?

Konzeptionell sind sich die Methoden ähnlich. Es gibt aber vier wichtige Unterschiede:

  1. Die QRM basiert weitgehend auf Daten (Lawinenunfälle und GPS-Tracks).
  2. Die QRM basiert nicht mehr nur auf Hangneigungen, sondern auf einer umfassenden Geländeanalyse.
  3. Es wird unabhängig von der Gefahrenstufe immer der ganze Hang berücksichtigt.
  4. Die QRM erlaubt die Ableitung von quantitativen Risiko-Relationen.

Weshalb arbeitet die QRM bei allen Gefahrenstufen mit dem "ganzen Hang"?

Es gibt mehrere Gründe für diesen grundsätzlichen Design-Entscheid:

  • Die GRM weist eine doppelte Abhängigkeit zur Gefahrenstufe auf. Einerseits nimmt das Risiko linear mit der Gefahrenstufe zu. Anderseits muss bei "erheblich" die steilste Stelle nicht mehr nur in der Umgebung der Spur, sondern im "ganzen Hang" gesucht werden. Die Folge dieser doppelten Abhängigkeit ist ein starker Sprung zwischen "mässig" und "erheblich". Letztendlich ist die Gefahrenstufe ein Datenelement mit einer relativ hohen Unsicherheit. Besonders relevant ist dies bei den zentralen Gefahrenstufen "mässig" und "erheblich". Ein Hang, der in einem Gefahrengebiet mit "mässig" liegt, kann ebenso gut die Gefahrenstufe "erheblich" und umgekehrt aufweisen. Eine doppelte Abhängigkeit von der Gefahrenstufe ausgerechnet in der Zone zwichen "mässig" und "erheblich" ist deshalb nicht angebracht.
  • Man könnte argumentieren, dass die mögliche Fernauslösedistanz mit zunehmender Gefahrenstufe ansteigt. Leider verfügen wir nicht über gesicherte Daten, um einen derartigen Zusammenhang zu belegen. Grundsätzlich lösen Schneebrettlawinen immer nach denselben physikalischen Gesetzen aus. Dies gilt auch für Schneebrettlawinen, die in einem Hang mit "geringer Lawinengefahr" ausgelöst wurden. Bei jeder ausgelösten Lawine haben die geomorphologischen Eigenschaften des "ganzen Hanges" einen Einfluss. Die Berücksichtigung eines grösseren Bereiches in der Umgebung eines Punkt ist deshalb bei allen Gefahrenstufen angebracht.
  • Die QRM wird direkt aus Lawinenunfällen und GPS-Tracks abgeleitet. Die Modellierung soll direkt durch diese Daten gesteuert und nicht durch zusätzliche Annahmen gestört werden (siehe Ockhams Rasiermesser).

Decken die Karten Spontanlawinen ab?

Die Karten fokussieren in erster Linie auf die Auslösewahrscheinlichkeit von Lawinen durch Wintersportler. Von 100 Lawinen mit Personenbezug, die in der Unfalldatenbank des SLF erscheinen, wurden 95 von Wintersportlern ausgelöst. Mehr zur Unfallstatistik findest du in Lawinen der Schweizer Alpen - Fakten und Zahlen der letzten 20 Jahre. Spontanlawinen sind zwar auch ein Problem, aber das weitaus grösserre Problem sind Lawinen die von Wintersportlern ausgelöst werden.

Eine Unfalllawine trifft also nicht einfach per Zufall einen Wintersportler, sondern der Wintersportler "schaufelt sich sein eigenes Grab", indem er die Lawine selber auslöst. Die Lawine kommt also nicht von oben, sondern sie befindet sich genau unter den Skiern des Wintersportlers. Das kann nicht oft genug wiederholt werden. Aus diesem Grunde sind alle Modellierungen, die primär auf Spontanlawinen fokussieren irreführend.