Alpen tauen auf: Stabilität von Hochgebirgsregionen errechnet

Wissenschaftler haben prognostiziert, dass in Zukunft die Permafrostböden Europas zunehmend auftauen werden. Das gilt nicht nur für Regionen rund um die Pole, sondern auch in den Alpen. Wenn Permafrost taut, ist die Stabilität von Bauwerken im Hochgebirge gefährdet.

Um die heutige Verbreitung und die zukünftige Entwicklung des Permafrosts im Fels abschätzen zu können, haben Wissenschaftler der Universität Zürich mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds neue Computermodelle und Messmethoden entwickelt. Diese sollen in Zukunft dazu beitragen, bei Wartungs- und Sanierungsarbeiten aber auch bei der Planung neuer Bauvorhaben Kosten zu sparen.

In den Felswänden der Alpen existiert eine bis zu mehrere hundert Meter dicke Permafrostschicht, in der das ganze Jahr Temperaturen unter dem Gefrierpunkt herrschen. Die Forscher um Stephan Gruber vom Geographischen Institut der Universität Zürich haben jetzt in Modellrechnungen die räumliche Verteilung und die zeitliche Entwicklung der Oberflächentemperaturen und damit des Permafrostes in den Felsregionen der Alpen bestimmen können. Weil im Gebirge die Temperaturen in der Nordseite eines Berges auch von der viel wärmeren Südseite beeinflusst werden, reicht es nicht, nur die Oberfläche zu betrachten. Das Modell kann deshalb mit einem dreidimensionalen Modell gekoppelt werden, das auch den Wärmefluss im Berg berücksichtigt. „Damit lässt sich auch die Temperaturverteilung im Untergrund bestimmen“, so Nötzli.

Ein Ziel der Forscher war es, ein Modell zu entwickeln, das die hoch komplizierte Topographie der Alpen mit ihren vielen Facetten berücksichtigt. Wie gut das Modell die Realität abbildet, überprüften die Wissenschaftler mit Hilfe von Sensoren, die seit mehreren Jahren in über 30 Felswänden zwischen 2.500 und 4.500 Metern montiert sind. Diese Sensoren messen das ganze Jahr über die Temperaturen im Fels. „Wir waren selbst erstaunt darüber, wie gut unsere Modellrechnungen mit den Messungen im Gebirge übereinstimmten“, meinte Gruber. „Die Untersuchung der Abweichungen hilft uns, Neues und oft unerwartete Zusammenhänge zu verstehen und das Modell zu verbessern.“

Permafrost ist in der Regel ein unspektakuläres Phänomen. Wenn die Temperaturen allerdings steigen und der Fels in steilen Lagen tief auftaut, kann es zu gefährlichen Situationen kommen. Genau dies ist im Hitzesommer 2003 geschehen. Damals ist es zu zahlreichen Felsstürzen in Permafrostgebieten der Alpen gekommen. „Da steile Felswände keine isolierende Schneedecke haben und Eis nur in Gesteinsporen und Spalten auftritt, reagieren sie sehr schnell auf veränderte Temperaturbedingungen“, berichten die Forscher. „Wenn sich Fels mit eisgefüllten Klüften erwärmt, verringert sich oft seine Stabilität.“ Mit Hilfe des Modells konnten die Wissenschaftler 30 Ereignisse aus dem Jahr 2003 re-analysieren. Dabei zeigte sich, dass die Felstemperaturen im Bereich der meisten Anrisszonen nur wenig unter null Grad Celsius lagen. Der größte Teil der Bruchvorgänge passiere nahe am Gefrierpunkt.

Die Forscher warnen jedoch vor unvorhersehbaren Vorgängen, da sich nicht alle Auftauprozesse im Permafrost mit ausreichender Genauigkeit modellieren lassen. Kritische Stellen im Bereich von Bergbahnen und anderen Infrastrukturen im Hochgebirge müssen in Zukunft verlässlich und effizient überwacht werden. Zusammen mit Wissenschaftlern aus dem Nationalen Forschungsschwerpunkt „Mobile Informations- und Kommunikationssysteme“ (NFS MICS) werden deshalb neue Sensoren entwickelt und getestet. Diese machen die Messdaten mit drahtlosen Netzwerken über das Internet sofort verfügbar.

Media Contact

Wolfgang Weitlaner pressetext.schweiz

Weitere Informationen:

http://www.geo.unizh.ch

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