Realistische 3D-Simulation von Lawinen
Ein neues Modell kann Schneebrettlawinen naturgetreu simulieren. Es lässt sich neben der Forschung auch für Animationsfilme einsetzen.
Die Auslösung und das Abgleiten eines Schneebretts am Computer in 3D zu simulieren ist schwierig, denn dabei spielen komplizierte physikalische Prozesse eine Rolle. Gelungen ist das nun Johan Gaume, Lawinenforscher an der EPF Lausanne und am SLF. Gemeinsam mit Alec van Herwijnen vom SLF sowie amerikanischen Forschenden hat er ein neues Modell entwickelt, mit dem Schneebrettlawinen realistischer und genauer als bisher dreidimensional dargestellt werden können – von der Auslösung bis zum Abgleiten.
Dazu verbrachte Gaume letztes Jahr mehrere Monate an der University of California in Los Angeles (UCLA). Dort arbeitete er mit Forschenden zusammen, die an der Simulation des Schnees im Disney-Animationsfilm “Die Eiskönigin” mitgearbeitet haben.
Gemeinsam verbesserten sie ein bestehendes Simulationsmodell, welches sie mit Hilfe von Messdaten des SLF überprüften. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift “Nature Communications” publiziert.
Erstmals Bruchausbreitung berücksichtigt
Für das Modell verwendeten die Forschenden die sogenannte Material Point Methode (MPM), mit welcher sich das Bruchverhalten von Materialien analysieren lässt. Neu simulierten sie den Bruch in der Schwachschicht und dessen Ausbreitung. Diese Prozesse sind für die Auslösung einer Schneebrettlawine entscheidend.
Das Schneebrett verliert dadurch die Verbindung zu den darunterliegenden Schneeschichten und gleitet den Hang hinab. Zuvor war es nicht möglich, diese Abläufe, die sich auf unterschiedlichen Skalen abspielen, mit einem einzigen Modell zu simulieren.
Das neue Modell der realistischen 3D-Simulation von Lawinen kann dazu beitragen, Prozesse bei der Auslösung und beim Abgleiten von Lawinen genauer zu verstehen und so die Gefährdung durch Lawinen besser abschätzen zu können. Es kann aber auch dazu verwendet werden, Lawinen und Schnee in Animationsfilmen realistischer als bisher darzustellen.
Quellen/Copyrights:
- WSL, SLF, J. Gaume etc.
- «Dynamic anticrack propagation in snow», J. Gaume, T. Gast, J. Teran, A. van Herwijnen, C. Jiang, Nature Communications volume 9, Article number: 3047 (2018)
- Medienmitteilung der ETH Lausanne
- SLF-Forschung zur Entstehung von Lawinen
