Rätsel gelöst: Wir wissen endlich, warum der Schnee leuchtet
Das Verständnis der optischen Eigenschaften von Schnee kann zu Fortschritten führen, die von verbesserten Schneeräumungstechniken bis hin zu erhöhter Lawinensicherheit reichen. Sie denken vielleicht, dass Schnee einfach zu beschreiben ist: Er ist kalt, weiß und bedeckt die Landschaft wie eine Decke. Was können Sie sonst noch dazu sagen?
Sehr viel, sagt Mathieu Nguyen. Er hat gerade seine Doktorarbeit über die optischen Eigenschaften von Schnee an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) in Gjøvik verteidigt.
“Schnee reflektiert alle Wellenlängen des Lichts und kann je nach den Bedingungen und dem Winkel, in dem das Licht auf ihn trifft, sehr unterschiedliche Farben haben. Auch das Alter und die Dichte des Schnees sowie die Luftverschmutzung beeinflussen sein Aussehen. Das Aussehen von Schnee ist sehr komplex”, sagt Nguyen.
Er analysierte über tausend Bilder von Schnee. “Diese Art von Methode kann in vielen Sensortechnologien eingesetzt werden, die uns eine bessere Grundlage für die Entscheidung geben, wann Straßen geräumt werden müssen, bis hin zur genaueren Überwachung des Lawinenrisikos in den Bergen.”
Landschaft aus Spiegeln
Unter anderem untersuchte Nguyen, wie Schnee Licht absorbiert und reflektiert. Besonders interessant war, wie die Sonne die Schneekristalle zum Glitzern bringt. Er glaubt, dass das schöne Aussehen von Winterlandschaften der Schlüssel zur Beantwortung einer Reihe von Fragen sein könnte, die die Forscher seit vielen Jahren beschäftigen.
Aber zunächst einmal: Was genau lässt den Schnee bei strahlendem Sonnenschein glitzern?
“Schnee ist eine Ansammlung von Eiskristallen. Wenn die Bedingungen perfekt sind, wirken sie wie winzige Spiegel. Wenn sie im richtigen Winkel stehen, reflektieren sie das Sonnenlicht direkt auf Sie und leuchten wie ‘Funken’ in der Landschaft”, sagt Nguyen.
Riesiges Potenzial
Es wurde viel darüber geforscht, wie verschiedene Metalle auf diese Weise glänzen, aber der Glanz von Schnee ist immer noch kaum verstanden.
“Wenn wir hier in Norwegen vollautonome Autos haben wollen, wird diese Technologie auch zu einer sichereren Fahrt auf winterlichen Straßen beitragen”, sagt Nguyen.
Also versuchte Nguyen herauszufinden, wie sich der Kontrast und die Dichte dieser Funken in Bildern von Schnee unter verschiedenen Bedingungen verändern. Er hofft, dass damit eine Analysemethode zur Verfügung steht, die es uns ermöglicht, verschiedene Arten von Schnee auf Bildern zu klassifizieren. Jetzt ist es unmöglich.
“Diese Art von Methode kann in vielen Sensortechnologien eingesetzt werden, die uns eine bessere Grundlage für Entscheidungen darüber geben, wann Straßen geräumt werden müssen, oder die Lawinengefahr in den Bergen genauer überwachen. Wenn wir hier in Norwegen vollautonome Autos haben wollen, wird diese Technologie auch zu einem sichereren Fahren auf winterlichen Straßen beitragen”, sagt Nguyen.
Wir brauchen Bilder aus der ganzen Welt
Bislang haben die Forscher nur Daten von verschiedenen Orten in Ostnorwegen gesammelt. Die Ergebnisse sind vielversprechend und zeigen, dass Glitter zur Klassifizierung der Größe von Schneekörnern verwendet werden kann. Eine genauere Klassifizierung des Schneetyps erfordert jedoch eine viel größere Menge an Daten, als sie bisher zur Verfügung hatten. Vorzugsweise mit Bildern aus aller Welt.
“Es wird wichtig sein, Bilder von anderen Orten zu bekommen, wo die Umwelt anders ist. Es wird entscheidend sein zu verstehen, wie unterschiedliche Verschmutzungsgrade das Aussehen und die Eigenschaften des Schnees beeinflussen”, sagt Nguyen.
Erfahrung für die Zukunft
Abgesehen davon, dass es schwierig ist, Bilder zu interpretieren, hat sich Schnee schon lange als überraschend schwierig erwiesen, ihn digital zu reproduzieren.
“Die künstlichen Bilder von Schnee, die wir heute in Computerspielen und Simulationen haben, sind nicht viel besser als weiße Oberflächen”, sagt Nguyen.
Seine Entdeckungen haben auch in diesem Bereich vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Er glaubt, dass seine Arbeit Menschen, die keinen Zugang zu Schnee haben, ein gutes Wintererlebnis ermöglicht – auch in Zukunft, wenn es vielleicht viel weniger Schnee gibt.
Nach Angaben des Norwegischen Meteorologischen Instituts werden im Jahr 2050 mehr als eine Million Norweger an Orten leben, an denen es weniger als einen Monat Winter gibt. Eine kürzlich in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie bestätigt zudem, dass die gesamte nördliche Hemisphäre aufgrund des anthropogenen Klimawandels einer Zukunft mit weniger Schnee entgegensieht.
“Wenn wir jemandem, der vielleicht noch nie Schnee gesehen hat, beibringen wollen, was Schnee ist, müssen wir ihn in seiner ganzen Komplexität nachbilden können”, sagt Nguyen.
