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„Ich habe schon immer gerne im Schnee gespielt“, sagt van Herwijnen und nimmt die Lawinen­schaufel in die Hand. Er sticht damit senkrecht in den Schnee und schaufelt so lange Schnee beiseite, bis er einen senkrechten Schnitt durch die 1,30 Meter dicke Schneedecke freigelegt hat. Bereits auf den ersten Blick sind verschiedene Schichten zu erkennen, die er nun routiniert vermisst. Mit einem Metermaß bestimmt er die Tiefe der Schichten, mit einer Lupe Größe und Form der Schneekörner und mit einem Thermometer das Temperaturprofil. „Die Schneedecke ist wie ein Archiv der Witterung“, erklärt er und zeigt auf eine tief eingeschneite dünne Kruste: „Die ist vom 10. und 11. Januar, da hat es bis auf 2500 Meter Höhe geregnet“. Anschließend fielen 20 Zentimeter Schnee, bevor es eine Woche lang sonnig war mit sehr kalten Nächten, in denen sich Oberflächenreif gebildet hat. Unter der Lupe sind die großen kantigen Schneekristalle des Reifs zu erkennen. Da diese sich mit den seither gefallenen 60 Zentimeter Schnee nur schlecht verbinden können, ist die eingeschneite Reifschicht entscheidend für die Lawinengefahr: Spontan oder unter Belastung durch einen Skifahrer kann diese Schwachschicht kollabieren. Ist der Hang flach, macht sich das nur durch ein deutlich hörbares „Wumm“ bemerkbar. Ist der Hang aber steiler, kann die ganze Schneedecke über der Schwachschicht ins Gleiten kommen und als Schneebrettlawine abgehen.

Mit der touristischen Erschließung der Alpen, dem Bau von Verkehrswegen und Wasserkraftwerken stieg Anfang des letzten Jahrhunderts die Notwendigkeit, Lawinen und ihre Entstehung wissenschaftlich zu untersuchen. 1942 wurde daher das Eidgenössische Institut für Schnee- und Lawinenforschung gegründet. Im Winter 1950/51 fiel so viel Schnee, dass in der Schweiz fast hundert Lawinentote zu beklagen waren. Dies führte die praktische Notwendigkeit von Lawinenschutz und -vorhersage drastisch vor Augen und löste verstärkte Forschungsanstrengungen aus. Heute ist das SLF ein interdisziplinäres Institut, dessen 140 Mitarbeiter sich mit der Entstehung und der Dynamik von Lawinen ebenso befassen wie mit den Materialeigenschaften von Schnee oder der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen. Dazu stehen ihnen Kältelabors und eine Schneemaschine zur Verfügung sowie verschiedene Versuchsfelder, in denen sie auch gezielt große Lawinen durch Sprengungen auslösen, um zum Beispiel Simulationsrechnungen mit den Beobachtungen zu vergleichen. Wintersportler kennen das SLF vor allem wegen des täglichen Lawinenbulletins, das die Lawinengefahr für alle Schweizer Berg­regionen mit den Stufen 1 („gering“) bis 5 („sehr groß“) quantifiziert. Wichtige Puzzleteile für das Bulletin sind Wetterbeobachtungen und Schneeprofile, die regelmäßig an verschiedenen Punkten in der Schweiz aufgenommen werden...

Wasser spielt eine übergeordnete Rolle in zahlreichen chemischen und biologischen Prozessen. Dazu tragen besonders seine zahlreichen anomalen Eigenschaften bei, von denen viele immer noch Gegenstand intensiver Forschung sind. Rätselhaft wird das Verhalten von Wasser, wenn es unter den Schmelzpunkt abgekühlt wird, ohne zu kristallisieren. In diesem Fall ist das Wasser „unterkühlt“ und metastabil relativ zur Eisphase. Die Eisbildung bei Temperaturen knapp unter 0 °C, wie sie normalerweise zu beobachten ist, erfolgt nicht von selbst, sondern durch den Kontakt zu Oberflächen, Partikeln oder anderen Störungen im Wasser. Denn die Kristallisation erfordert auf mikroskopischer Ebene die Bildung eines kleinen, lokalisierten Keims der neuen Kris­tallphase in der metastabilen Flüssigkeit. Da sich dabei die Oberfläche vergrößert, ist allerdings eine hohe lokale Energie pro Volumeneinheit aufzubringen. Die Kristallisation an einer fremden Oberfläche oder Verunreinigung kann aufgrund der schon vorhandenen Grenzfläche ohne zusätzliche Energie erfolgen und ist als heterogene Keimbildung bekannt. In reinem Wasser ist die Wahrscheinlichkeit der Eisbildung durch spontane Ordnungsschwankungen – homogene Keimbildung – bei Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt nahezu Null. Die erste wissenschaftliche Beschreibung von unterkühltem Wasser geht wahrscheinlich ins Jahr 1724 auf Daniel Fahrenheit zurück, der flüssiges Wasser auf etwa –9 °C abgekühlt hatte. Durch die signifikant reduzierte Konzentration von keimbildenden Verunreinigungen in einer Wasserprobe ist es möglich, Wasser bis auf –25 °C zu unterkühlen. (...)