Gefahrenskalen

1. Standardisierte Skala

Das SLF benutzt die standardisierte europäische Lawinengefahren-Skala. Diese Skala hat fünf Stufen, die durch zwei Faktoren bestimmt werden: Schneedecken-Stabilität und Lawinen-Auslösewahrscheinlichkeit.

Standardisierte Skala Symbol Stufe Potential  Schneedecken-Stabilität Lawinen-Auslösewahrscheinlichkeit
sehr gross (5)
5 (4.5..5)  16 (12..16) Die Schneedecke ist allgemein schwach verfestigt und weitgehend instabil. Spontan sind viele grosse, mehrfach auch sehr grosse Lawinen, auch in mässig steilem Gelände zu erwarten.
gross (4)
4 (3.5..4.5)  8 (6..12) Die Schneedecke ist an den meisten Steilhängen schwach verfestigt. Lawinenauslösung ist bereits bei geringer Zusatzbelastung an zahlreichen Steilhängen wahrscheinlich. Fallweise sind spontan viele mittlere, mehrfach auch grosse Lawinen zu erwarten.
erheblich (3)
3 (2.5..3.5)  4 (3..6) Die Schneedecke ist an vielen Steilhängen nur mässig bis schwach verfestigt. Lawinenauslösung ist bereits bei geringer Zusatzbelastung vor allem an den angegebenen Steilhängen möglich. Fallweise sind spontan einige mittlere, vereinzelt aber auch grosse Lawinen möglich.
mässig (2)
2 (1.5..2.5)  2 (1.5..3) Die Schneedecke ist an einigen Steilhängen nur mässig verfestigt, ansonsten allgemein gut verfestigt. Lawinenauslösung ist insbesondere bei grosser Zusatzbelastung, vor allem an den angegebenen Steilhängen möglich. Spontane Lawinen sind nicht zu erwarten.
gering (1)
1 (1..1.5)  1 (0..1.5) Die Schneedecke ist allgemein gut verfestigt und stabil. Lawinenauslösung ist allgemein nur bei grosser Zusatzbelastung an vereinzelten Stellen in extremen Steilgelände möglich. Spontan sind nur Rutsche und kleine Lawinen möglich.

 

Eine Gefahrenstufe macht somit eine abstrakte Aussage zur Gefährdung in einem Gebiet, welches sich aus stabilen und instabilen Hängen zusammensetzt. Diese sind bunt gemischt. Je grösser der Anteil der instabilen, desto höher die Gefahrenstufe. In die Gefahrenstufe fliesst zudem die Schätzung ein, wie leicht ein instabiler Hang ausgelöst werden kann und wie gross eine Lawine potentiell bei der aktuellen Situation wird.

Die europäische Lawinengefahren-Skala wurde eingeführt, um eine standartisiertes Mass für die Gefährdung von Siedlungsgebieten und Infrastrukturen zu gewinnen. Für den Skitouristen ist die Skala nicht optimal ausdifferenziert, da kritische Touren oft bei nur zwei Stufen stattfinden (mässig und erheblich). Es ist deshalb ausgesprochen wichtig aus dem Begleittext zum Lawinenbulletin feiner differenzierte Information zu gewinnen.

Es wird immer wieder darauf hingewiesen, dass die europäische Lawinengefahren-Skala exponentiellen Charakter hat. Die genaue "exponentielle Basis" ist zwar unbekannt, im Allgemeinen wird jedoch davon ausgegangen, dass sich die Gefährdung von Stufe zu Stufe in etwa verdoppelt (exponentielle Basis von 2.0 gemäss W. Munter). Dem entsprechend ist in obiger Tabelle auch das sogenannte Gefahrenpotential eingetragen. Es ergibt sich aus folgender Formel:

Gefahrenpotential = 2.0 hoch (Gefahrenstufe - 1)

Umgekehrt rechnet sich die Gefahrenstufe aus dem Gefahrenpotential:

Gefahrenstufe = log (Gefahrenpotential) / log (2.0) + 1

2. Differenzierte Skala

Der exponentielle Charakter der europäische Lawinengefahren-Skala bringt es mit sich, dass der Bereich von erheblich wesentlich grösser ist, als jener von mässig. So umfasst mässig 1.5 Potentiale (1.5..3), während dem erheblich bereits 3 Potentiale (3..6) umfasst. Es liegt deshalb nahe den Bereich gering bis gross neu zu unterteilen. Die Stufe sehr gross ist für den Skitouristen nicht relevant, da er an solchen Tagen zu Hause weilt.

Um zu einer derartigen differenzierten Skala zu gelangen kann beispielsweise die Potential-Mitte zwischen mässig und erheblich bzw. die Potential-Mitte zwischen erheblich und gross gesucht werden. Es resultieren die zwei neuen Stufen erheblich- und erheblich+. Sinnvoller wäre vermutlich die Einführung neuer Begriffe, denn das erheblich der differenzierten Skala entspricht eben nicht mehr genau dem erheblich der standardisierten Skala. Aus dem Gefahrenpotential kann nun wiederum die Gefahrenstufe gemäss obigen Formeln zurück-gerechnet werden.

Differenzierte Skala Stufe (Bereich) Potential (Bereich) Max. Fernauslösung
gross
 4.00 (3.81..4.00) 8 (7..8)  400 m
erheblich+
 3.58 (3.32..3.81) 6 (5..7)  300 m
erheblich
 3.00 (2.81..3.32) 4 (3.5..5)  200 m
erheblich-
 2.58 (2.32..2.81) 3 (2.5..3.5)  112 m
mässig
 2.00 (1.58..2.32) 2 (1.5..2.5)  25 m
gering
 1.00 (1.00..1.58) 1 (1..1.5)  0 m

 

Warum ist diese Differenzierung wichtig für Skitourenguru? Durch eine feiner aufgelöste Skala kann die maximale Fernauslöse-Fähigkeit feiner justiert werden. In der letzten Kolonne sind Beispiels-Werte eingetragen.

3. Die Gefahren-Skalen im Vergleich

In folgender Grafik sind beide Gefahren-Skalen einander gegenübergestellt. Links die differenzierte Skala, rechts die standardisierte europäische Lawinengefahren-Skala. Die Werte in vertikaler Richtung sind proportional zum Gefahrenpotential aufgezeichnet. Die Farben hingegen entsprechen der standardisierten europäische Lawinengefahren-Skala. Achtung: Für die Einfärbung wurde die Gefahrenstufen-Mitte als Kriterium zur Trennung von Bereichen herangezogen. Das mag zwar einleuchten, genau genommen haben die Farben jedoch "nur" eine Relevanz für die ganzzahligen Gefahrenstufen.

 

 

4. Text-Analyse

Genau genommen kann dem Lawinenbulletin nur die ganzzahlige Gefahrenstufe der standardisierten Skala entnommen werden. Zwischenwerte ergeben sich zwar an Gebietsgrenzen bzw. am Übergang zwischen verschiedenen Höhenstufen, es bleibt aber das Problem der recht grob skalierten Gefahrenstufe innerhalb eines Gefahrengebietes.

In verschiedenen Publikationen wird immer wieder darauf hingewiesen, dass erheblich nicht gleich erheblich ist (Beispiel: "Erheblich ist nicht gleich erheblich" von Stephan Harvey). In diesem Artikel werden vier Themen herausgearbeitet, die von den Begleittexten behandelt werden:

  1. Schneedeckenstabilität, Schneedeckenaufbau: z.B. Schneemuster
  2. Auslösewahrscheinlichkeit: Spontanlawinen, Fernauslösung, Auslösung
  3. Gefahrenstellen: Geomorphologische Kennzeichnung von besonderen Gefahrenstellen
  4. Lawinen: Typ und Grösse der zu erwartenden Lawinen

Jedes der behandelten Themen hat zwei Aspekte, einen qualitativen und einen quantitativen. Der qualitative Aspekt der Texte kann zur Zeit nicht genutzt werden, da die entsprechenden Modelle (leider) nicht existieren. Es wäre zwar wünschenswert diese qualitativen Informationen in den Algorithmus einfliessen zu lassen, aber solange nicht klar ist, wie genau dies zu geschehen hat, muss die qualitative Information unter den Tisch fallen. Was jedoch die quantitativen Unterschiede anbelangt, so können diese durch eine Maschine dann erfasst werden, wenn die entsprechende quantitative Information bewusst und/oder unbewusst vom Lawinenwarner in die Texte eingearbeitet worden ist.

Skitourenguru hat die Begleittexte von 300 Lawinenbulletins der letzten zwei Jahre statistisch auf bestimmte Schlüsselworte untersucht. Es hat sich gezeigt, dass die Begleittexte vier wiederkehrende Themen behandeln, die eine quantitative Aussage zur Gefahrenstufe machen:

  1. Fernauslösung: Hier geht es um Möglichkeit!
  2. Spontanlawinen: Hier geht es um Wahrscheinlichkeit!
  3. Lawinen: Hier geht es um die Grösse der Lawinen!
  4. Auslösung: Hier geht es um die Schwierigkeit solcher Auslösungen!

Die Analyse hat ergeben, dass das SLF mehr oder weniger normierte Adjektive bzw. Adverbien (sogenannte Qualifikatoren) benutzt, um die vier Themen zu quantifizieren. Besonders schön zeigt sich das beim Thema "Fernauslösung." Die "Fernauslösung" ist gemäss SLF nämlich "vereinzelt möglich", "möglich" oder "wahrscheinlich". Manchmal ist jedoch das Thema "Fernauslösung" im Begleittext nicht erwähnt. Wohlverstanden alle diese vier Varianten beziehen sich immer auf dieselbe Gefahrenstufe (typischerweise erheblich). Bei den anderen Themen nimmt sich das SLF mehr Freiheit in der Wortgestaltung heraus. Ob das im Sinne des Benutzers ist, soll an dieser Stelle nicht erörtert werden.

Die folgende Tabelle zeigt auf welche Schlüsselworte sich Skitourenguru bei der Fein-Skalierung der Gefahrenstufe stützt. Alles weitere ist ein komplexes System von fein abgestimmten Gewichten.

Thema Qualifikatoren Gewicht Bemerkung
Fernauslösung Möglichkeit: vereinzelt möglich, möglich, wahrscheinlich hoch vom SLF sehr konsequent verwendet
Spontanlawinen Wahrscheinlichkeit: kaum möglich, vereinzelt möglich, möglich, zu erwarten hoch vom SLF einigermassen konsequent verwendet
Lawinen Grösse: klein, mittel, gross, gefährlich gross mittel vom SLF in relativ hoher Bandbreite verwendet
Auslösung Schwierigkeit: teilweise leicht, leicht, sehr leicht tief vom SLF in sehr hoher Bandbreite verwendet

 

Stimmt die Themenwahl? Fehlt ein Thema? Ist ein Thema falsch gewichtet? Stimmen die Qualifikatoren? Fehlen Qualifikatoren? Stimmt die ungefähre Gewichtung? Wichtige Fragen, nicht nur im Hinblick auf die automatische Auswertung, sondern auch für den Skitourenplaner aus Fleisch und Blut.

Während der Analyse hat sich gezeigt, dass ein erheblich+ in der Regel begleitet wird von einer grossen Kernzone. Ein erheblich- hingegen wird in der Regel eher von einer kleinen Kernzone begleitet. Das Resultat der Text-Analyse wird deshalb noch mit Hilfe der Grösse der Kernzone kombiniert. Zu diesem Zweck wird derjenige Anteil der Flächen berechnet, die sich innerhalb der Kernzone befinden. Dieser Anteil liegt bspw. bei 100 %, wenn das SLF alle Expositionen und alle Höhenstufen im Begleittext erwähnt. Wenn jedoch zum Beispiel nur die Hälfte der Höhenstufen (zwischen 1200 m und 3400 m) und nur die nördlichen Expositionen (W-N-E) betroffen sind, liegt der Anteil bei 25 %. Bei der Kombination wird das Resultat der Textanalyse zu 70 % gewichtet, hingegen das Resultat der Kernzonen-Analyse mit 30 %. Durch diesen Quercheck ergibt sich letztendlich eine Überprüfung der Textanalyse.

Die Fein-Skalierung wird übrigens "nur" bei den Gefahrenstufen mässig und erheblich vorgenommen. Die Gefahrenstufe gering wird in der Regel von wenig Text begleitet, sodass eine Fein-Skalierung problematisch wäre. An gross soll aus grundsätzlichen Überlegungen nicht herum geschraubt werden. Gross soll immer gross bleiben!

Skitourenguru geht defensiv um bei der Feinskalierung. So wird bspw. nur 80 % der theoretischen Bandbreite ausgenutzt. D.h. ein erheblich (3.0) ist nach der Fein-Skalierung im Bereich von [2.6..3.4] und nicht im ganzen Bereich von [2.5..3.5]. Dabei kommen die Extreme nur äusserst selten zum Zuge kommen. Dies hängt damit zusammen, dass die Text-Analyse mit Hilfe der Kernzonen-Analyse verifiziert wird. Nur wenn beide Analysen in die gleiche Richtung weisen, kann der Bonus/Malus hoch ausfallen.

5. Beispiele

Wer mehr wissen will, findet im folgenden Log-File eine Auswertung von 779 Begleittexten. Im ersten Teil des Log-Files wird für jeden Begleittext die feiner skalierte Gefahrenstufe bestimmt. Hier ein Beispiel:

2015.02.02_17.00: 3, 1400 m, 11111111
Neu- und Triebschnee: Neu- und Triebschnee der letzten Tage sind sehr störanfällig.
Neu- und Triebschnee: Die Gefahrenstellen sind überschneit und kaum zu erkennen.
Neu- und Triebschnee: Schon einzelne Wintersportler können sehr leicht Lawinen auslösen, auch solche mittlerer Grösse.
Neu- und Triebschnee: Es sind spontane Lawinen zu erwarten, dies vor allem in der Nacht.
Neu- und Triebschnee: Exponierte Teile von Verkehrswegen können gefährdet sein.
Neu- und Triebschnee: Skitouren, Variantenabfahrten und Schneeschuhwanderungen erfordern grosse Vorsicht und Zurückhaltung.
Gleitschneelawinen: An Böschungen und Wiesenhängen sind kleine und vereinzelt mittlere Gleitschneelawinen möglich, vor allem in tiefen und mittleren Lagen.
Text=0.77, Core=0.82 => significant+ (3.32)

In der ersten Zeile das Ausgabe-Datum des Bulletins und die Kernzonen-Information. Die 8 Binär-Zahlen am Schluss der Zeile bezeichnen die kritischen Expositionen, wobei im Norden begonnen wird und im Uhrzeigersinn die 8 Sektoren aufeinander folgen. Anschliessend alle Sätze einzeln mit jeweils der aktuellen Überschrift. In der letzten Zeile ein Bonus/Malus im Bereich [-1..1] für die Text-Analyse und ein Bonus/Malus im Bereich [-1..1] für die Kernzonen-Analyse. Im Beispiel deutet sowohl der Text, wie auch die Kernzone auf einen hohen Malus hin. Zum Schluss der fein-skalierte Gefahrenwert (3.32). Dieser Wert fällt bereits in die differenzierte Gefahrenstufe erheblich+, wodurch eine höhere maximale Fernauslösung zum tragen kommt.

Im zweiten Teil der Log-Files erscheint eine Satzstatistik. Für jedes Thema werden die Sätze derart in eine Reihenfolge gebracht, dass am Schluss die häufigst benutzten Sätze erscheinen. Diese Satzstatistik ist aufschlussreich, wenn es darum geht wichtige Themen zu identifizieren.

Download Satz-Analyse Log-File.

Das File wird am besten mit einem Text-Editor (allenfalls auch mit Word) betrachtet.

6. Diskussion

Ist es grundsätzlich überhaupt möglich mit Hilfe von Textanalyse die Gefahrenstufe feiner zu skalieren?

Hat das SLF immer Kenntnis von der genauer aufgelösten Gefahrenstufe? Wie konsequent werden die Begriffe angewandt? Wie sehr hängen die Texte von den  aktuellen Lawinenwarnern ab? Es steht fest, dass das SLF alles in ihrer Macht unternimmt, um aus einer schlechten Datenlage ein möglichst konsistentes und angemessenes Bulletin zu erstellen. Ein vollständig konsistentes und angemessenes Bulletin ist aber nie zu erreichen!

Die Satz-Statistik (siehe Log-File) legt die Vermutung nahe, dass die Formulierungen systematisch angewandt werden. Nach einhelliger Meinung steckt in den Texten quantitative Information zur Gefahrenstufe. Mal mehr, mal weniger, mal klarer, mal unklarer. Darf Skitourenguru auf diese Information einfach so verzichten, nur weil die Unsicherheiten gross sind?

Wenn es um Entscheidungsfindung geht (und namentlich wenn es um Entscheidungen geht, die getroffen werden müssen), dann darf nicht nur, sondern muss jedes Informationsbruchstück genutzt werden, auch wenn die Unsicherheiten hoch sind. Zentral ist natürlich die Frage wie genau Informationen, die mit hohen Unsicherheiten behaftet sind, genutzt werden.

Warum ist die Feinjustierung der Gefahrenstufe wichtig?

Auf den ersten Blick scheint die Grafische Reduktionsmethode (GRM) einen linearen Zusammenhang zwischen Gefahrenstufe und erlaubter Neigung zu postulieren. Dieser Eindruck täuscht. Je nach Gefahrenstufe muss die steilste Hangneigung jedoch in einem grösseren Bereich gesucht werden. Insbesondere zwischen mässig und erheblich ist ein eigentlicher Sprung eingebaut. Bei erheblich ist nämlich plötzlich die steilste Stelle im ganzen Hang relevant. Solche Sprünge sind unerwünscht, sie bewirken zufällige Resultate in der Nähe der Übergänge. Wo immer möglich sollte mit kontinuierlichen Werten gearbeitet werden. Jede Eingangs-Grösse, die als kontinuierlicher Wert bereitgestellt wird, hilft Modell-Sprünge zu vermeiden.

Besteht hier nicht die Gefahr von Missverständnissen?

Wo mit Text kommuniziert wird, besteht eine Gefahr von Missverständnissen. So kann es bspw. durchaus sein, dass der Algorithmus bei spezifischen Satzkonstruktionen ein Thema falsch erfasst. Man bedenke jedoch, dass auch für den Menschen Text-Verständnis nicht einfach zu bewältigen ist. Dies gilt v.a. wenn sich Formulierungen sehr nahe bei einander befinden oder wenn sie in sehr repetitiver Form aufgeführt werden. Der Mensch hat ein weiteres Handicap: Ihm stehen nur die Texte das aktuelle Lawinenbulletin zur Verfügung. In der Regel wird der Mensch keine klare Vorstellung von der Bandbreite der Formulierungen haben, dazu müsste er Texte von möglichst vielen Gebieten präsent halten.

Es bestehen wohl berechtigte Zweifel, ob der Anfänger (und auch der Fortgeschrittene) in der Lage ist den quantitativen (und auch qualitativen) Aspekt der Begleittexte richtig zu erfassen. Die Maschine mag in gewissen Fällen auf eine unorthodoxe Satzkonstruktion hereinfallen, in Sachen Systematik ist sie aber klar im Vorteil.

Wie steht es um die Nutzung der qualitativen Informationen des Begleittextes?

Der Begleittext zum Lawinenbulletin behandelt typischerweise folgende Themen:

  1. Schneedeckenstabilität, Schneedeckenaufbau: Schneemuster
  2. Auslösewahrscheinlichkeit: Spontanlawinen, Fernauslösung, Auslösung
  3. Gefahrenstellen: Geomorphologische Kennzeichnung von besonderen Gefahrenstellen
  4. Lawinen: Typ und Grösse der zu erwartenden Lawinen

Diese Themen haben in der Regel einen quantitativen und einen qualitativen Aspekt. Skitourenguru fokussiert zur Zeit ausschliesslich auf den quantitativen Aspekt. Dies hat seinen guten Grund: Zur Zeit stehen keine Modelle zur Verfügung, die es möglich machen würden die qualitativen Aspekte des Begleittextes einfliessen zu lassen. In diesem Punkt besteht ein grosser Forschungsbedarf. Dies wird besonders offensichtlich an Hand der Informationen zum aktuellen Schneemuster. Es ist zwar bekannt, bei welchem Schneemuster die GRM wie gut funktioniert, leider steht aber kein Modell zur Verfügung, das in umfassender Weise Schneemuster, Neigung und Gefahrenstufe miteinander kombiniert (GRM+).