Forscher wollen Tücken des Permafrosts überwinden
Im Alpenbogen wird der Boden aufgrund des Klimawandels teilweise instabil. Eine grosse Herausforderung für Schweizer Forscherinnen und Forscher.
Um den gegenwärtigen und künftigen Gefahren zu begegnen, richten sie ihr Augenmerk auf den Permafrost, das heisst auf Gebiete mit dauerhaft gefrorenem Boden.
In Pontresina im Kanton Graubünden stehen zwei gegeneinander versetzte Dämme, rund 13 Meter hoch und insgesamt 460 Meter lang.
7 Millionen Franken kostete das Bauwerk, mit dem das Bergdorf vor Lawinen, Murgängen und Felsstürzen geschützt werden soll.
Oberhalb von Pontresina taut nämlich der Permafrost-Boden wegen des Klimawandels langsam auf. Das könnte dazu führen, dass sich bei starken Niederschlägen Tonnen schweres Geröll lösen und in die Tiefe donnern könnte.
Im Alpenbogen ist es seit den 1990er-Jahren an verschiedenen Orten zu solchen Ereignissen in den unteren Randzonen des Permafrosts gekommen. Die bisherige Permafrost-Grenze liegt in den Alpen bei rund 2500 Metern, hat aber nun die Tendenz, nach oben zu steigen.
Der Schutzdamm in Pontresina geht auf die Arbeit der Forscher zurück, welche die lokalen Behörden auf die drohende Gefahr aufmerksam gemacht hatten. Bei ihrer Gletscherforschung befassen sich die Schweizer unter anderem mit dem Permafrost, auf den sich die Erwärmung der Erde auswirkt.
Rund 20 Forscher der Universitäten von Zürich, Freiburg und Lausanne, beim Eidgenössischen Institut für Schnee- und Lawinenforschung Davos (SLF) sowie in einigen privaten Unternehmen befassen sich mit der Erforschung dieses Bodens, der immer mehr aufzutauen droht.
Zurzeit bedeckt der Permafrost 5 bis 6% der Alpenfläche. Gletscher bedecken rund 3%. Seit etwa 30 Jahren ist es immer mal wieder zu Ablösungen von Permafrost-Boden gekommen. Seit dem Jahr 2000 wird dieser kontinuierlich überwacht.
Ein bis zwei Grad
Aufgrund der Ergebnisse von Dutzenden von Tiefenbohrungen (bis auf 70 Meter), Messungen auf Geröllhalden und der Oberflächen (der Flächen, die zeitweise auftauen), kamen die Forscher zum Schluss, dass der Permafrost im Verlauf des letzten Jahrhunderts bereits um ein bis zwei Grad wärmer geworden ist.
Diese generelle Tendenz zur Erwärmung muss aber unterschiedlich interpretiert werden. “Die Signale sind viel weniger einheitlich als bei Gletschern, die alle ähnlich auftauen”, sagt Reynald Delaloye von der Universität Freiburg.
Welche Auswirkung die Erwärmung des Permafrosts hat, hängt sehr von der Beschaffenheit des Terrains ab. An steilen Hängen oder Felswänden sind die Auswirkungen zum Beispiel stärker, weil die isolierende Wirkung des Schnees viel geringer ist.
Evakuierungen am Matterhorn
Im Hitzesommer 2003 führten zahlreiche Felsstürze dazu, dass das Matterhorn für Bergsteiger gesperrt und Dutzende von Alpinisten, die auf dem Gipfel blockiert waren, evakuiert werden mussten.
Auf weniger steilen Hängen spielt der Schnee eine zentrale Rolle. “Alles hängt davon ab, wo und wann der Schnee fällt”, erklärt Marcia Phillips, eine der Permafrost-Expertinnen des Davoser Instituts.
Eine dichte Schneedecke ab dem Herbst führt dazu, dass der Boden die Hitze aus dem Sommer speichert. Schlecht für den Permafrost. Fällt der Schnee hingegen im Frühling, schützt er den Permafrost-Boden vor den ersten warmen Sonnenstrahlen.
Instabilität
Zwar wissen die Forscher heute mehr über die unterschiedlichen Aspekte des Permafrosts als noch vor einigen Jahren. Aber noch gibt es vieles zu erforschen.
Während sie ihre permanenten Überwachungen fortführen, die auch voraussagende Simulationen ermöglichen, müssen die Forscher mehr in Erfahrung bringen über die Naturgefahren, die mit Permafrost verbunden sind. Der Permafrost übt in hohen Lagen eine stabilisierende Wirkung aus. Taut er, drohen Hänge und Flanken ins Rutschen zu kommen.
Reynald Delaloye: “Wenn die bisherigen Voraussagen über die Erwärmung wirklich eintreten – bis zu 5 Grad und mehr in den Alpen – könnten wir, was Ausmass und Orte angeht, vor neuen Instabilitäts-Problemen stehen, mit Auswirkungen bis in tiefere Lagen.”
Reale Auswirkungen
Es ist sehr schwierig, die wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Auswirkungen zu beziffern, die das weitere Auftauen des Permafrosts nach sich ziehen könnten. Umso mehr, als diese zum Beispiel auch davon abhängen, wie viel Niederschlag es gibt.
Die Auswirkungen sind aber Realität. Vor allem was Infrastruktur-Anlagen im Hochgebirge angeht. So wurden Berghütten, Masten, Stationen von Bergbahnen oder Skiliften teilweise gebaut, ohne dass auf Permafrost oder Eis geachtet wurde.
In Davos studieren die Forscher des SLF das Verhalten von Lawinenschutz-Einrichtungen an sehr steilen, abfallenden Hängen.
“Lawinenschutz-Vorrichtungen werden so gebaut, dass sie 50 oder 100 Jahre halten sollten”, sagt Marcia Phillips. In einer Permafrost-Zone könnten sie aber vielleicht nur 20 Jahre stehen, da sie sich bewegen und die Verankerungen ausreissen oder zerbersten können.
Deshalb erarbeitet und veröffentlicht das Davoser Team Empfehlungen zum Bau solcher Einrichtungen. Zum Beispiel, auf was beim Bau fachgerechter Fundamente geachtet werden sollte. Oder die Idee, dass der Boden gegen die Wärme eines Gebäudes isoliert werden müsste.
Wie Dörfer beschützen, wie Hänge stabilisieren? Wie sicherere Gebäude erstellen? Unter dem Gesichtspunkt Permafrost betrachtet, ist die Klima-Erwärmung eine wissenschaftliche und technische Herausforderung.
swissinfo, Pierre-François Besson
(Übertragung aus dem Französischen: Rita Emch)
Als Permafrost wird Boden bezeichnet, der ständig gefroren ist. Diese Gebiete können mit Eis bedeckt sein oder nicht.
Im Geröll oder den Moränen kann eingedrungenes Wasser gefrieren und zu Felsgletscher-Formationen werden. Wenn diese wieder auftauen, kann das zu Katastrophen führen.
Im Alpenboden kann der Permafrost bis zu 100 Meter tief reichen, im Osten Sibiriens bis in eine Tiefe von 1,5 Kilometern.
Derzeit bedeckt Permafrost insgesamt einen Fünftel der Erdoberfläche; in der nördlichen Hemisphäre ist etwa ein Viertel des Bodens Permafrost.
Die Eidgenossenschaft hat eine Karte mit der Permafrost-Verbreitung erstellt. Auf dieser sind auch die bewohnten Zonen ersichtlich, die beim Auftauen des Permafrosts von Felsstürzen und ähnlichen Gefahren bedroht sind.
Zu diesen Regionen gehören unter anderem St. Moritz, Zermatt und Kandersteg.
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