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| Permafrost
(Dauerfrostboden) - Forschung Schweiz |
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Permafrost in den Schweizer Alpen: 2024 war ein weiteres Rekordjahr |
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Der Permafrost in den Schweizer Alpen war noch nie so warm wie im hydrologischen Jahr 2024. Auch der Rückgang des Bodeneisgehalts und die Zunahme der Blockgletschergeschwindigkeiten setzten sich weiter fort. Diese Beobachtungen beruhen auf 25 Jahren koordinierter Messungen im Rahmen des Schweizerischen Permafrostbeobachtungsnetzes PERMOS. In diesem Zeitraum haben sich die Permafrostveränderungen in den Schweizer Alpen beschleunigt.
Die hydrologischen Jahre 2022, 2023 und 2024 gehören zu den fünf wärmsten, die in der Schweiz seit Beginn der Messungen im Jahr 1864 gemessen wurden. Die Temperaturen lagen 1,44 bis 1,9 °C über dem Mittel der Periode 1991-2020. Diese folgen auf anhaltend warme atmosphärische Bedingungen der letzten Jahrzehnte, welche bedeutende Veränderungen im Permafrost der Schweizer Alpen zur Folge haben.
Die Permafrosttemperaturen steigen und Bodeneisgehalt sinkt
In der jüngsten Dekade 2014-2025 stiegen die Permafrosttemperaturen in 10 m Tiefe an den 23 Bohrlochstandorten von PERMOS um bis zu über 0,8 °C an. Im Jahr 2024 erreichten sie abermals neue Rekordwerte. Der neueste Anstieg der Permafrosttemperaturen wurde durch ein frühes Einschneien in hohen Lagen im Herbst 2023 verstärkt, da durch die frühe Schneedecke die Wärme im Boden gespeichert wurde. In 20 m Tiefe ist bisher erst etwa die Hälfte dieser Erwärmung messbar. Die Temperaturschwankungen an der Oberfläche werden in der Tiefe zunehmend verzögert und gedämpft und brauchen mehrere Jahre, um Tiefen von 20 Metern und mehr zu erreichen. In solchen Tiefen werden nur langfristige Schwankungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel registriert.
Am stärksten hat sich der Permafrost erwärmt, wo er so genannt kalt ist (d. h. Bodentemperaturen liegen im Jahresmittel unter ca. -2 °C) oder wo der Bodeneisgehalt klein ist, wie zum Beispiel in hochgelegenen Felswänden oberhalb etwa 3'500 m ü. M. Auch in wärmerem und eisreichem Permafrost, wie er typischerweise in Schutthalden oder in Blockgletschern oberhalb von etwa 2'200 m ü.M vorkommt, stieg die Permafrosttemperatur in den letzten Jahrzehnten an, allerdings in geringerem Masse. Der Grund dafür ist, dass das Bodeneis schmilzt, wenn die Bodentemperaturen gegen 0 °C steigen. Dieses verbraucht Energie. Langfristige geophysikalische Messungen an 5 PERMOS-Standorten zeigen dies: der Bodeneisgehalt im Permafrost hat in den letzten 25 Jahren deutlich abgenommen und der Wassergehalt im Boden zugenommen.
Mächtigere Auftauschichten und schnellere Blockgletscher
An allen Messstandorten nahm die Mächtigkeit der Auftauschicht zu. Als Auftauschicht bezeichnet man die obersten Meter des Bodens, die im Sommer auftauen und im Winter wieder gefrieren. In den letzten zwei Jahrzehnten nahm die Mächtigkeit der Auftauschicht je nach Standort und Bodeneisgehalt um einige Dezimeter bis mehrere Meter zu und erreichte im Jahr 2024 überall neue Rekordwerte. Am Schilthorn in den Berner Alpen ist im Winter 2024 zum ersten Mal an einem PERMOS Standort die Auftauschicht nicht mehr durchgefroren. Zuvor stieg sie von weniger als 5 m im Jahr 2000 auf über 13 m im Jahr 2023 an.
Blockgletscher sind Gemische aus Schutt und Eis, die langsam talwärts kriechen. Die 18 Blockgletscher im PERMOS Messnetz haben sich seit Beginn der Messungen deutlich beschleunigt, was mit den steigenden Permafrosttemperaturen und den damit verbundenen Veränderungen des Eis- und Wassergehalts im Boden zusammenhängt. Trotz beträchtlicher Schwankungen zwischen den Jahren und Standorten zeigen die längsten Zeitreihen einen Anstieg der Geschwindigkeiten von einigen Dezimetern pro Jahr in den frühen 1990er Jahren auf mehrere Meter pro Jahr im Jahr 2024.
Diese Erwärmung setzt sich in grössere Tiefen fort
Die Resultate aus 25 Jahren koordinierter Permafrostbeobachtung in den Schweizer Alpen zeigen, dass sich der Permafrost deutlich und zunehmend erwärmt hat, der Bodeneisgehalt ab- und Blockgletschergeschwindigkeiten zugenommen haben. Diese Veränderungen werden sich auch in den kommenden Jahren und Jahrzehnten fortsetzen. Die in den obersten 10 m beobachtete Erwärmung des Permafrosts wird in den kommenden Jahren bis Jahrzehnten weiter in grössere Tiefen vordringen.
Die beobachteten Veränderungen des Permafrosts in den Schweizer Alpen wirken sich generell auf die Stabilität der ganzjährig gefrorenen Berghänge aus, was für die Planung von Naturgefahren und Infrastrukturen im Hochgebirge von grosser Bedeutung ist. Die im Rahmen des PERMOS-Messnetzes erhobenen Daten sind eine Grundlage, um zum Beispiel die möglichen Bedingungen in Hanginstabilitäten aus Permafrostgebiet zu beurteilen, Hochgebirgsinfrastruktur langfristig zu planen, Permafrostprozesse zu simulieren oder mögliche zukünftige Veränderungen einzuschätzen.
Zusammenfassend zeigen die Resultate des Schweizer Permafrost Messnetzes fürs hydrologische Jahr 2021, dass der Erwärmungstrend des Permafrosts in der Tiefe trotz einer leichten oberflächennahen Abkühlung anhält. Dieser ist das Ergebnis anhaltend warmer Bedingungen in den letzten Jahrzehnten.
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| Quelle:
Text PERMOS - Swiss Permafrost Monitoring Network und SCNAT , 17. Juni 2025 |
| c/o Schweizerische Gesellschaft fü̈r Schnee, Eis und Permafrost (SEP), Universität Fribourg |
| Begriffe |
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Permafrost
Permafrost ist ein thermisches Phänomen, das definiert ist als Erdmaterial (d.h. Gestein, Schutt, Boden usw.), das während mindestens zwei aufeinanderfolgenden Jahren unter 0°C bleibt. In der Schweiz liegt er auf etwa 5 % der Landesfläche und ist typischerweise in kalten Schutthalden und Felswänden oberhalb von etwa 2'500 m ü. M. zu finden. Das Auftreten und die Entwicklung von Permafrost werden in erster Linie von der Oberflächentemperatur des Bodens bestimmt, die wiederum stark von der Lufttemperatur, der Sonneneinstrahlung und dem Zeitpunkt der Schneedecke abhängt.
Untergrundmaterial wie Fels oder Schutt mit Temperaturen von maximal 0 °C über mehrere Jahre wird als Permafrost bezeichnet. Man findet ihn unter gut 5 % der Schweizer Landesfläche, typischerweise in kalten und hochgelegenen Schutthalden und Felswänden oberhalb von etwa 2500 Meter über Meer. Für den Permafrost ist nicht in erster Linie die Lufttemperatur, sondern die Temperatur an der Bodenoberfläche entscheidend. Diese wird zusätzlich zur Lufttemperatur auch von der Sonneneinstrahlung und der Schneedecke, resp. vom Zeitpunkt des Einschneiens und Ausaperns, stark beeinflusst. Blockgletscher bestehen aus eisreichem Lockermaterial, das sich langsam hangabwärts bewegt. An der Oberfläche bestehen sie typischerweise aus grobem Schutt, erkennbar sind sie durch ihre zungenartige Form.
Blockgletscher
Blockgletscher sind Landformen, die auf eishaltigen Permafrost hinweisen. Sie bestehen aus einer Mischung aus losem Material (z. B. Gesteinsschutt) und Eis, das sich langsam talwärts bewegt. Blockgletscher sind in der Landschaft an ihrer zungenartigen Form zu erkennen, und ihre Geschwindigkeit ist ein indirektes Mass für die thermischen Bedingungen im Permafrost.
Aktive Blockgletscher sind meist aus groben Gesteinsblöcken bestehende Landformen mit einem hohen Eisanteil, die unter dem Einfluss der Schwerkraft einige Dezimeter bis einige Meter pro Jahr talwärts kriechen. Die Verformbarkeit von Eis und damit die Geschwindigkeit der Blockgletscher nimmt mit steigender Temperatur ebenfalls zu.
PERMOS
Das Schweizer Permafrostmessnetz PERMOS dokumentiert seit dem Jahr 2000 die Veränderungen des Permafrosts in den Schweizer Alpen. Es wird von MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz, vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) und von der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz (SCNAT) finanziell unterstützt. PERMOS wird von sechs Schweizer Forschungsinstitutionen getragen: den Universitäten Lausanne, Fribourg und Zürich, dem WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, der ETH Zürich und der Fachhochschule der italienischen Schweiz (SUPSI). Im Rahmen von PERMOS werden Daten von drei Hauptelementen erhoben: 1) Temperaturen nahe der Oberfläche und in der Tiefe, 2) Änderungen des Eisgehalts im Untergrund und 3) Geschwindigkeit der Blockgletscher.
Akademien der Wissenschaften Schweiz
Die Akademien der Wissenschaften Schweiz sind ein Verbund der vier wissenschaftlichen Akademien der Schweiz: der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz SCNAT, der Schweizerischen Akademie der Geistes-und Sozialwissenschaften SAGW, der Schweizerischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften SAMW und der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW. Sie umfassen neben den vier Akademien die Kompetenzzentren TA-SWISS und Science et Cité sowie weitere wissenschaftliche Netzwerke. Die Akademien der Wissenschaften Schweiz vernetzen die Wissenschaften regional, national und international. Sie vertreten die Wissenschaftsgemeinschaften disziplinär, interdisziplinär und unabhängig von Institutionen und Fächern. Ihr Netzwerk ist langfristig orientiert und der wissenschaftlichen Exzellenz verpflichtet. Sie beraten Politik und Gesellschaft in wissensbasierten und gesellschaftsrelevanten Fragen.
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| Quelle:
Text PERMOS Office, Departement Geowissenschaften, Universität Fribourg, und SCNAT 2019/2022/2025 |
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| Bergsturz |
Ein Bergsturz ist eine Massenbewegung von Felsblöcken, Geröll und Schutt mit einem Volumen von über einer Million m3 Material. |
| Felssturz |
Von einem Felssturz spricht man, wenn sich Felsblöcke, Geröll und Schutt mit einem Volumen von weniger einer Million m3 talwärts bewegen. |
| Steinschlag |
Ein Steinschlag ist ein Sturzprozess, bei welchem sich kleinere Mengen von Fels-, Schutt- und Steinmaterial, oft sogar nur einzelne Steine,ins Tal stürzen. Grössere Steinschlagereignisse können u.a. Verkehrsverbindungen und Wanderwege kurzzeitig blockieren. |
| Murgang oder Rüfe |
Murgänge sind eine Mischung aus Hochwasser, Erdrutsch und Felssturz. Murgänge oder Rüfen sind «Gerölllawinen». |
| Halbleiter |
Das Prinzip der Halbleiter besteht darin, dass sie mit einer Zuführung von thermischer oder optischer Energie aktiviert, dh. leitfähig werden und sich ihre Ladungsträger verschieben lassen. Bei Elektronenhalbleitern erfolgt der Ladungstransport durch Elektronen. Dieser Halbleitertyp besteht aus chemischen Elementen wie Silicium oder Germanium, welche in Periodensystem zwischen der II. und der VI. Gruppe angeordnet sind. |
| Thermistor |
Ein Thermistor ist ein Halbleiterbauelement, bei welchem die Temperaturabhängigkeit seines elektrischen Widerstandes zu Mess- oder Regelzwecken genutzt wird. Thermistoren sind Heissleiter, deren Halbleiterwiderstände durch externe Wärme beeinflusst wird. Bei Heissleitern fliesst der elektrische Strom bei höheren Temperaturen besser als bei tieferen. |
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