Grundlegende Untersuchungen elektrischer Messverfahren zur Bestimmung von Schneeprofilen

Abstract

Diese Diplomarbeit wurde in einer Kooperation zwischen der Firma SET-Software Engineering Tschürtz GmbH und dem Institut für Angewandte Physik an der TU Wien verfasst. Aufgabe war es, ein bestehendes Schneemesssystem namens SnowSET, welches Schneeprofile erstellen und somit zur Lawinenvorhersage beitragen soll, zu verbessern und dessen Funktionalität zu testen. Die elektronische Erfassung sollte mithilfe von TDR- (Time Domain Reflectometry) und ergänzend mit Kapazitätsmessungen der Schneeschichten erfolgen. Da das verwendete Kapazitätsmesssystem aufgrund der Messfrequenz sowie der Sensoren ungeeignet war, wurde die Kapazitätsmessung auf eine Impedanzmessung mit einem anderen Messgerät ausgeweitet. Diese Impedanzmessungen an Wasser, Eis und Schnee, werden im ersten Teil dieser Arbeit ausführlich beschrieben. Der zweite Teil dieser Diplomarbeit umfasst die TDR-Messungen von Schneeschichten. Diese ermöglichen nicht-destruktive, kontinuierliche Schneeprofilmessungen, welche Aufschluss über den Schneedeckenaufbau geben können. Aufgrund der abgelegenen und lawinengefährdeten Standorte der beiden SnowSET Test-Messanlagen auf der Wurzeralm, mussten viele Messungen unter kontrollierten Bedingungen im Labor und an geeigneten Feldmessstandorten durchgeführt werden. Mithilfe dieser Diplomarbeit kann eine Aussage über den möglichen Einsatzbereich des Schneemesssystems SnowSET, oder generell einer Impedanz- und TDR-Messung, gemacht werden.

This diploma thesis was done in cooperation between the company SET-Software Engineering Tschürtz GmbH and the Institute of Applied Physics, which belongs to the Vienna University of Technology. The aim of this work was to find out whether the two existing snow measurement systems named SnowSET, which were stationed at Wurzeralm, can help detect layers in snowpack for avalanche forecasts. The task of the SnowSET systems was to measure the snowpack with its different layers using TDR (Time-Domain-Reflectometry) and additionally with a capacitance measurement system. In the progress of this thesis, it turned out that the capacitance measurement system is not suitable because of its measuring frequency and its sensor type. Instead of this system, research on impedance measurements was done to examine if different types of snow can be measured with an impedance analyzer. The first part of this diploma thesis is concerned with these impedance measurements of water, ice and snow. The second part of this thesis investigates the TDR measurements of snowpack. TDR measurement is the main task of SnowSET because it enables one to detect layers in snowpack non-destructively and continuously. Due to the remote location of the two SnowSET systems and the risk of avalanches, basic measurements had to be done under controlled experimental conditions afield from Wurzeralm. This thesis provides a statement on the usability of SnowSET, or, in more general terms, on the TDR and impedance measuring methods in relation to snow.