09.07.2013
Wenn die Alpenhänge schmelzen
Der Permafrost stabilisiert die Berghänge in den Alpen. Dank einem Computermodell von Geografen der Universität Freiburg kann zum ersten Mal abgeschätzt werden, wann die Klimaerwärmung welchen Standort zum schmelzen bringt.
Die Messstation am Schilthorn (Foto: C. Hauck)
Die Sicherheit von Dörfern und Verkehrswegen in den Schweizer Alpen wird von gefrorenen Berghängen gewährleistet. Dass die Klimaerwärmung diesen Permafrost schmelzen wird und die Hänge ins Rutschen bringt, erfüllt hierzulande viele mit Sorge. Um die Gefahren einzuschätzen, ist es wichtig zu wissen, wann welcher Permafrost voraussichtlich zu tauen beginnt. Die Freiburger Forschungsgruppe um Christian Hauck, Professor für Physische Geografie, hat einen Modellansatz entwickelt, mit dem die Schmelze der vielen sehr verschiedenartigen Permafrostvorkommen abgeschätzt werden kann.
Die Geografen haben dafür zwei komplett unterschiedliche Orte in den Schweizer Alpen als Testfälle genommen: Den Gipfel des Schilthorns und den Blockgletscher Murtèl-Corvatsch im Oberengadin. Die Berechnungen der Computersimulationen, angetrieben mit unterschiedlichen Klimamodellen, ergaben, dass der Permafrost am Schilthorn grob geschätzt innerhalb der nächsten 10-20 Jahre zu schmelzen beginnt, während der Blockgletscher Murtèl-Corvatsch erst 50-100 Jahre später so weit sein wird. "Es zeigte sich, dass unser Modell weniger stark von der Wahl des Klimamodells abhing als von den lokalen Bedingungen des Permafrosts", erklärt Hauck.
Die Arbeit von Haucks Doktorand Martin Scherler, die in der Fachzeitschrift Journal of Geophysical Research publiziert wurde, basierte auf Daten aus 60 bis 100 Meter tiefen Bohrlöchern im Fels und Schuttmaterial beider Standorte. Von diesen Bohrlöchern stammen die ältesten vorhandenen Datenserien zu Permafrost in der Schweiz - beide sind allerdings erst 10 bis 30 Jahre alt. Scherler verknüpfte die geologische Struktur mit lokalen klimatischen Daten und berechnete die physikalischen Vorgänge in einem Computermodell. Eine Herausforderung dabei war die Komplexität der Standorte in einem einfachen Modell auszudrücken. "In dieser Genauigkeit hat dies bisher noch niemand gemacht", meint Hauck.
Grafische Darstellung der Schnee- und Temperaturentwicklung (klicken zum vergrössern).
Ein kritischer Faktor für die Schmelze ist, bis zu welcher Tiefe die oberflächennahe Schicht im Sommer auftaut. Dabei ist nicht alleine die Lufttemperatur massgebend, sondern auch zu welchem Zeitpunkt eine Schneedecke darüber liegt. So schützt die Schneedecke im Frühling vor einem frühzeitigen Auftauen. Im Herbst kann sie jedoch das vollständige Gefrieren verhindern. Sobald die Auftauschicht über mehrere Jahre hinweg nicht mehr vollständig gefriert, fängt der gesamte Permafrost an zu schmelzen. Je höher der Eisgehalt (im Verhältnis zu Stein, Luft und flüssigem Wasser) in der Auftauschicht, desto später beginnt der Permafrost zu schmelzen und desto länger wird der Permafrost erhalten bleiben.
Hauck betont jedoch: "Dies war keine Auftragsforschung für das Schilthorn. Wir haben nicht die Stabilität des Hanges analysiert, bezüglich derer der Permafrost ja nur einer von vielen Einflussfaktoren ist. Das Schilthorn wurde einzig aufgrund der guten Messdatenreihe und der einfachen Logistik als Teststandort für das Modell ausgewählt." Damit die Simulation einfach bleibt, haben die Freiburger Forscher die Form des Geländes oder vorhandene Windverfrachtung des Schnees nicht mit einbezogen. Diese Aspekte werden unter anderem in einem neuen Projekt des Schweizerischen Nationalfonds (TEMPS) für 1,5 Millionen Franken studiert. Unter der Führung der Universität Freiburg sind hierbei auch Geografen der Universitäten Zürich und Lausanne, das Eidgenössische Institut für Schnee und Lawinenforschung (SLF) in Davos sowie Klimaforscher der ETH Zürich beteiligt. "In der Erforschung komplexer Standorte in den Alpen ist die Schweiz einzigartig", so Hauck.
Link zum Artikel im "Journal of Geophysical Research"
Kontakt: Christian Hauck, Professor für Physische Geographie, Universität Freiburg, christian.hauck@unifr.ch, 079 884 47 17