Warum es so schwierig ist, die Schneehöhe zu messen

Es ist der Herbst 1939. Während der Zweite Weltkrieg ausbricht, ist am See von Mont Cenis, an der Grenze zwischen Italien und Frankreich, der Staudamm-Wächter auf 2000 Meter Höhe allein. In diesem Jahr hat er zum ersten Mal eine neue Aufgabe: den Schnee zu messen, der vom Himmel fällt. Auf dem Plateau neben seiner Hütte steckt ein Zollstock im Boden: Am Morgen des 26. Oktober liegen nur zwei Zentimeter Schnee, am Tag darauf schon 20, und noch einen Tag später 28. Den ganzen Winter über notiert der Wächter täglich die Schneehöhe, und genauso machen es seine Nachfolger über 70 Jahre lang. Die historische Schneemessreihe am Mont Cenis ist eine der am weitesten zurückreichenden der Alpen. Die Datenreihe, verfügbar auf der Webseite der Società metereologica italiana und leider 2014 unterbrochen, ist ein Beispiel für die klassische Methode, Schneehöhen zu messen. Man wählt ein möglichst flaches und windgeschütztes Areal und steckt einen Messstab in den Boden, den sogenannten Schneemessstab. Er hat gelbe und schwarze Streifen, jeder zehn Zentimeter breit, über eine Gesamtlänge von 330 Zentimetern. In Südtirol erfolgen diese Messungen seit 1981 an 15 Stationen. Im Winter werden die Daten zur Schneehöhe und andere Parameter täglich an den Zivilschutz gesendet. Einige Wetterstationen führen auch automatische Messungen durch.

Manuelle Messungen mit dem Zollstock sind wichtig, aber aufwendig und teuer und manchmal riskant, weil man immer wieder in große Höhen aufsteigen muss, auch unter schwierigen Bedingungen. Heute verwenden einige Messstationen modernere Systeme, zum Beispiel Ultraschallsensoren: Die Messungen sind automatisiert und genauer. Unabhängig von der Technologie jedoch haben Messungen am Boden den Nachteil, nur die Situation an einem bestimmten Punkt zu beschreiben. Vor allem im Gebirge aber verteilt Schnee sich sehr ungleichmäßig: Wegen der Steigungen, weil der Wind ihn verweht und die Sonneneinstrahlung von Hang zu Hang sehr unterschiedlich ist. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, müsste man die beschneiten Flächen wie einen Schweizer Käse durchlöchern. Helfen sollten hier Satellitenaufnahmen, die Daten über größere Gebiete liefern. Doch die Kombination von Boden- und Satellitendaten, die bei anderen Parametern wie der Ausdehnung der Schneedecke gut funktioniert, ist in diesem Fall schwieriger. Die Satellitentechnologie verwendet heute Radarsensoren. Die Frequenz wird dabei so festgelegt, dass die vom Satelliten ausgesendeten elektromagnetischen Wellen mit den Schneekörnern interagieren – in etwa so, als ob das Radio des Satelliten auf den Schneekanal eingestellt würde. Trifft das Signal auf Wasserpartikel, sendet es ein erkennbares Signal an den Satelliten zurück. Doch Schnee ist nicht gleich Schnee: Er ist manchmal nass, manchmal trocken, die Flocken – in der Fachsprache „Körner“ – können unterschiedlich groß sein. Die elektromagnetischen Wellen interagieren sehr stark mit dem im Schnee vorhandenen Wasser, was die Interaktion mit dem trockenen Anteil verhindert und es unmöglich macht, den gesamten Schnee zu erfassen. Ist der Schnee durchgehend trocken, erscheint er in den meisten Fällen als transparent; ist Wasser in flüssiger Form vorhanden, dann interagieren die elektromagnetischen Wellen im Wesentlichen damit. Mit dem Ergebnis, dass der Sender Schnee, um bei dem Bild zu bleiben, nicht immer gut zu hören ist, weil er knistert und rauscht.

Seit einigen Jahren wird in der Erdbeobachtung ein anderer Ansatz versucht: Wenn man das Was, also den Schnee, nicht messen kann, dann misst man eben die Zeit, also wie lange die elektromagnetischen Wellen brauchen, um den Boden unter dem Schnee zu erreichen und zum Satelliten zurückzukehren. Das gleiche Prinzip nutzen Fledermäuse für ihre Orientierung: Sie senden eine Welle aus und warten auf das zurückkommende Echo. Je nachdem, wie lange es dauert, erkennen sie, ob ein Hindernis vor ihnen liegt. In ähnlicher Weise wandern von Satelliten ausgesendete elektromagnetische Wellen durch den Schnee, berühren den Boden und kehren zu ihrer Quelle zurück. Je nachdem, wie dick die Schneedecke ist, auf die die Wellen treffen, variiert die Reisezeit. Dieses Zeitintervall, in der Fachsprache „Phase“ genannt, kann ein indirektes Maß für die Schneehöhe sein. Darüber hinaus ermöglicht diese Technologie, die Gesamtmasse des Schnees abzuschätzen und damit auch das Wasseräquivalent, also die Menge Wasser, die zur Verfügung steht, wenn er schmilzt.