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Das Ende des ewigen Eises

Permafrost, der "Klebstoff" der Schweizer Alpen, ist oberhalb von 2500 M.ü.M. vorhanden. Sein Schmelzen war die Ursache für einen Erdrutsch auf dem Matterhorn im Sommer 2003. Keystone / Alessandro Della Bella

Die Schweiz ist ein Pionierland bei der Erforschung des Permafrosts. Das Auftauen von ganzjährig gefrorenen Böden nimmt markant zu und kann Auswirkungen auf den ganzen Planeten haben.

Dieser Inhalt wurde am 05. November 2020 - 15:00 publiziert

Die Einheimischen nennen es „das Tor zur Hölle“ – wegen der Geräusche, die ihrer Meinung nach aus der Tiefe der Erde kommen. Für Wissenschaftler hat das Grollen des Kraters von Batagaika in Ostsibirien aber nichts Teuflisches an sich. Für sie handelt es sich um ein seit langem bekanntes geophysikalisches Phänomen: das Auftauen des Permafrosts, der dauerhaft gefrorenen Bodenschicht.

Mit einer Länge von anderthalb Kilometern und einer Tiefe von bis zu 100 Metern ist Batagaika der grösste Krater der Welt, der durch das Auftauen des Permafrosts entstanden ist. ©yuri Kozyrev / Noor

Diese durch die globale Erwärmung ausgelöste Veränderung betrifft nicht nur die sibirische Tundra, sondern eine Fläche von etwa 23 Millionen Quadratkilometern auf der Nordhalbkugel der Erde. Dies entspricht mehr als der doppelten Fläche der USA. Der Permafrost ist vor allem in den arktischen Regionen von Russland bis Kanada verbreitet. Doch auch im Hochgebirge und vor allem in den Alpen ist Permafrost vorhanden. In der Schweiz stösst man auf die gefrorenen Bodenschichten in einer Höhe ab 2500 Metern.

Das Auftauen des Permafrosts kann Krater im Boden verursachen, aber auch zu Instabilität ganzer Berghänge und somit zu Naturkatastrophen führen. Die Entwicklung ist besorgniserregend für die betroffene Bevölkerung und wird noch beunruhigender, wenn man an die möglichen globalen Auswirkungen denkt. Laut einem Bericht der Umweltorganisation der Vereinten Nationen (UNEP)Externer Link stellen die auftauenden arktischen Permafrostböden eine der fünf grössten unterschätzten Umweltgefahren dar.

Permafrost leidet unter Wärme

Permafrost ist auf fünf Prozent des Schweizer Territoriums vorhanden, vor allem auf mit Geröll bedeckten Böden sowie in Felswänden in grosser Höhe. Zum Vergleich: Die Gletscherfläche beträgt 2,5 Prozent, also die Hälfte der Permafrostfläche. Im Permafrost liegen die Temperaturen immer unter 0 Grad Celsius, manchmal weit darunter.

 „Doch in den letzten zwanzig Jahren hat sich die Permafrosttemperatur fast überall in den Schweizer Alpen erhöht“, erklärt Jeannette Noetzli, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Schnee- und LawinenforschungExterner Link (SLF).

Sie präzisiert, dass nicht nur die Lufttemperatur für die Entwicklung des Permafrosts ausschlaggebend ist, sondern auch die Sonneneinstrahlung und Schneebedeckung. Im Gegensatz zu Berggipfeln über 4000 Metern Höhe und polaren Gebieten, wo der Permafrost sehr kalt ist, liegt die Temperatur des Permafrosts in alpinen Regionen eher nahe dem Nullpunkt. „Wir haben daher weniger thermische Reserven und sind näher am Auftaupunkt“, so Noetzli.

Auch die Dicke der so genannten „aktiven Schicht“, also der Oberflächenschicht des Permafrostes, die im Sommer auftaut und im Winter wieder gefriert, nimmt laut der Umweltwissenschaftlerin zu.

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Sensoren und Kameras auf dem Matterhorn

Jeannette Noetzli ist verantwortlich für PERMOSExterner Link. Das Permafrostmessnetz ist das erste nationale Netzwerk zur Untersuchung der Entwicklung des Permafrosts und wurde im Jahr 2000 gegründet. Die Schweiz verfügt zudem über die wichtigste Datensammlung zum Permafrost in den Bergen, einschliesslich einer chronologischen Erfassung über einen Zeitraum von mehr als 30 Jahren.

„In der Schweiz gibt es seit 1987 kontinuierliche Messungen zum Permafrostboden und im Jahr 2000 haben wir offiziell mit der Langzeitbeobachtung an verschiedenen Standorten begonnen“, sagt Noetzli. Diese Forschungen sind keineswegs selbstverständlich, „da im Gegensatz zu Gletschern der Permafrost nicht sichtbar ist.“

Die Umweltforscher verwenden die fortschrittlichsten Technologien: Sonden, die bis in eine Tiefe von hundert Metern vordringen, Geräte zur Messung des elektrischen Widerstands von Böden, GPS-Geräte, drahtlose Sensoren und hochauflösende Kameras. Vom Hörnli-Kamm des Matterhorns in 3500 Metern Höhe überträgt ein Netzwerk von 17 Sensoren im Rahmen des Projekts PermaSenseExterner Link Echtzeitdaten an das Rechenzentrum der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich.

Ersatz eines Temperaturmessgerätes über dem Corvatsch-Murtèl-Felsgletscher in Graubünden. Jeannette Noetzli, PERMOS

Steinschlag und Erdrutsche

„Das Auftauen des Permafrosts beeinträchtigt die Stabilität der Berghänge, da der 'Klebstoff-Effekt' verloren geht“, erklärt Cécile Pellet vom Departement für Geowissenschaften der Universität Freiburg. Denn der Permafrost hält wie ein Klebstoff die Gesteine hoher Berge zusammen.

„Sein Verschwinden kann Felsstürze und Erdrutsche fördern“, sagte Pellet der Walliser Tageszeitung Le NouvellisteExterner Link. Die Permafrost-Forscherin weist jedoch darauf hin, dass es viele Ursachen für diese Art von Naturereignissen gibt, wie auch der Fall des Bergsturzes von Bondo im Jahr 2017 gezeigt hätte. So könne auch die Geologie eines Ortes einen Einfluss haben.

„Man kann nicht verallgemeinernd und pauschal sagen, dass die Alpen durch die Erwärmung und das Schmelzen des Permafrostes gefährlicher werden“, meint Jeannette Noetzli. Und fügt an: „Wir beobachten jedoch bedeutende Veränderungen. Folglich kann es notwendig sein, Routen zu verlegen, die von Bergsteigern begangen werden“.

Touristische Infrastruktur bedroht

Sicher ist jedoch, dass das Auftauen des Permafrostes und der Abgang von Fels- und Schuttmaterial ein potenzielles Problem für Bauten und Anlagen im Hochgebirge darstellen, etwa für Berghütten, Seilbahnen, Eisenbahnen, Telekommunikationsanlagen oder Lawinenschutzverbauungen.

Diese Infrastrukturen spielen eine wichtige Rolle für den Tourismus, die Kommunikation, die Energieversorgung und den Schutz vor Naturgefahren in der Schweiz. Die Gornergratbahn in der Nähe des Matterhorns und die Jungfraubahn im Berner Oberland wurden beispielsweise teilweise im Permafrost gebaut, auch Seilbahnen.

Die Bahnbetreiber müssen daher umfangreiche Sanierungsarbeiten durchführen, um die Standfestigkeit von Pfeilern zu garantieren, auf denen die Verkehrsinfrastruktur ruht. Im Kanton Uri musste für einen Masten der Gemsstockbahn in Andermatt auf 2900 m ü. M. ein neuer Betonsockel gebaut werden. Ein Leitfaden des Forschungsinstituts SLF informiert darüber, wie man auf Permafrostboden bauen kann.

Beunruhigende Folgen auf globaler Ebene

Die Auswirkungen des Permafrost-Tauwetters treten nicht nur auf lokaler oder regionaler Ebene auf. Wenn Permafrost schmilzt, könnten im Eis eingeschlossene Mikroorganismen in die Luft entweichen, sich reaktivieren und Menschen und Tiere infizieren. Der WSL-Forscher Beat Frey, ein Experte für alpinen Permafrost, spricht von einer „grossen Unbekannten“.

Swissinfo.ch hat über dieses Problem berichtet: 

Darüber hinaus wird der organische Kohlenstoff, der sich über Jahrtausende in der Eisschicht angesammelt hat, nach und nach in Form von CO2 und Methan in die Atmosphäre freigesetzt, was wiederum die globale Erwärmung beschleunigen kann. Ein gefährlicher Teufelskreis.

Das globale Problem betrifft vor allem die arktischen Regionen, wo der Temperaturanstieg (bis vier Mal so hoch wie im weltweiten Mittel) gemäss ExpertenExterner Link den Permafrost auftauen lässt. Laut einem Bericht in der Zeitschrift NatureExterner Link wird geschätzt, dass gefrorene Böden 1600 Milliarden Tonnen Kohlenstoff enthalten. Das ist doppelt so viel wie in der Atmosphäre.

(Übertragung aus dem Italienischen: Gerhard Lob)

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