Inhaltsverzeichnis

1  Einleitung.  1

2  Betrachtungsraum  2

3  Permafrost - Grundlagen  3

3.1  Begriffsbestimmung.  3

3.1.1  Permafrost.  3

3.1.2  Degradation.  3

3.2  Differenzierungen  3

3.3  Aufbau  4

3.4  Verteilungsmuster.  5

3.5  Verbreitungsfaktoren  6

4  Vorkommen von Permafrost  7

4.1  Global.  7

4.2  Schweiz.  8

4.3  Oberengadin.  8

4.4  Anzeiger.  11

4.4.1  Schneeflecken  11

4.4.2  Blockgletscher  12

5  Degradation  14

5.1  Ursachen  14

5.2  Auswirkungen.  15

5.3  Messmethoden  17

5.3.1  Extensometer (mechanisch)  17

5.3.2  Bohrloch (thermisch)  18

5.3.3  Geoelektrik (elektrisch)  19

6  Folgen.  21

6.1  Massenbewegungen  21

6.1.1  Steinschlag  21

6.1.2  Felssturz  21

6.1.3  Bergsturz.  22

6.1.4  Mure.  23

6.2  Infrastruktur  24

6.2.1  Gipfelbauten.  24

6.2.2  Lawinenverbauungen.  26

7  Gegenmaßnahmen  28

7.1  Pontresina.  28

7.2  Erzherzog-Johann-Hütte  30

8  Schlussbemerkung  31

9  Literaturverzeichnis  32

I

Abbildungsverzeichnis

Abb.1: Gliederung der Alpen (www.klett-verlag.de)……………………………………..... 2 Abb.2: Aufbau eines Permafrostbodens (FRENCH 1996)…………………. …………….. 3

Abb.3: Permafrost in Lockermaterial - Muragl (ARENSON 2003)…................................ 4 Abb.4: Verteilungsmuster von Permafrost (KING 1984)…….……………………………. 5 Abb.5: Verbreitungsfaktoren von Permafrost (NYENHUIS 2005; HAEBERLI u. HOELZLE.. 1996)…………………………………….……......................................................... 6 Abb.6: Vorkommen von Permafrost auf der Nordhalbkugel (www.nsidc.org)................ 7 Abb.7: Gletscher- und Permafrostverbreitung in den Schweizer Alpen (ARENSON 2003 ………………………………………………………………………………………….. 8

Abb.8: Glaziologische Karte der Region Julier-Bernina, Oberengadin (VDF 1998)…. 10 Abb.9: Perennierender Schneefleck bei Samnaun, Unterengadin (www.ethz.ch)....... 11 Abb.10: Blockgletscher Muragl, Oberengadin (ARENSON 2003)…..………………….…12 Abb.11: Fossiler Blockgletscher (www.climate-change.ch)………….....………….…… 13 Abb.12: Palügletscher im Jahr 1900 (ZÄNGL u. HAMBERGER 2004)…...…….……….… 14 Abb.13: Palügletscher im Jahr 2000 (ZÄNGL u. HAMBERGER 2004)……..………...…… 14 Abb.14: Temperaturprofil im Permafrost (Haeberli 1999b).…………………………….. 15 Abb.15: Verschiebung der Permafrostgrenze (Entremont, Walliser Alpen)…………… (www.climate-change.ch)...............................................................……………16 Abb.16: Klufteis (KRAUTBLATTER 2005)………………………………………………….… 17 Abb.17: Extensometer (KRAUTBLATTER 2005)………………………………………….… 17 Abb.18: Bohrlochmessung am Muragl, Oberengadin (ARENSON 2003)…………..…… 18 Abb.19: 2D-Widerstandstomographie des Blockgletschers Murtèl-Corvatsch……….. (VONDER MÜHLL et al. 2001)……………………………………………………… 19 Abb.20: Bergsturz bei Bormio, Veltlin (REVAZ 2004).……….………………………….. 22 Abb.21: Anrisszone eines Murgangs (www.climate-change.ch).....…………………… 23 Abb.22: Wetterstation Zittelhaus, Hohe Tauern (3.105 m); (Handreichung Prof. Dr. M. REICHSTEIN, emer.)…………...……………………………………………….. 24 Abb.23: Seilbahnstation Corvatsch, Oberengadin (KRAUTBLATTER 2005)……………. 25 Abb.24: Sackung durch Permafrostdegradation (www.climate-change.ch)................. 26 Abb.25: Deformierter Lawinenschutzzaun (www.slf.ch)......……….....................…….. 27 Abb.26: Gemeinde Pontresina, Oberengadin (ROOS 2004)…………..…………..……. 28 Abb.27: Modell der Schutzmaßnahme (KELLER et al. 2002)……………...……………. 29 Abb.28: Schutzdämme (ZÄNGL u. HAMBERGER 2004)…………………………………… 29

II

Abb.29: Erzherzog-Johann-Hütte (3.454 m); (www.dywidag-systems.at)......………… 30 Abb.30: Schäden durch Permafrostdegradation (www.dywidag-systems.at)..………. 30

III

Tabellenverzeichnis   

Tab.1  : Schlüssel zur Permafrostverbreitung in den Alpen (HAEBERLI u. HOELZLE  

1996  )  9

IV

1 Einleitung

Permafrost bedingt in den Alpen bereits ab Höhen über 2.000 m eine wesentliche Stabilisierungsfunktion. Sowohl aus Lockermaterial bestehende Berghänge als auch geklüftete Felswände werden durch Permafrost zusammengehalten. Der globale Klimawandel führt jedoch auch im Alpenraum zu veränderten klimatischen Bedingungen mit der Folge, dass sich die Untergrenze der Permafrostverbreitung bis heute bereits um mehrere 100 m erhöht hat. Der Anstieg der Permafrostgrenze führt zu einer eigenen Dynamik geomorphologischer Formen und Prozesse in der alpinen Eiswelt.

Spätestens seit dem Sommer von 1987 rückte die Problematik des schwindenden Permafrostes verstärkt in das Bewusstsein der Öffentlichkeit und in den Blickpunkt der Forschung. Damals kam es z.B. in den Schweizer Alpen nach heftigen Regenfällen und vergleichsweise hohen Temperaturen zu einer deutlich erhöhten Murgangaktivität mit beträchtlichen Folgen für Mensch und Infrastruktur. Permafrostdegradation gilt als eine der Ursachen dieser Ereignisse (vgl. ZIMMERMANN u. HAEBERLI 1992, S. 61 ff.). Die Stabilität der gefrorenen Berge in den Alpen scheint immer mehr aus dem Gleichgewicht zu geraten und birgt somit ein erhöhtes Gefahren- und Risikopotential in sich. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Massenbewegungen steigt und damit auch die Gefährdung von Menschen und infrastrukturellen Einrichtungen. Die Forschung zur Permafrostdegradation ist allerdings eine noch sehr junge Disziplin. Zwar beschäftigten sich russische und amerikanische Forscher schon seit Mitte des 19. Jahrhunderts mit Permafrost, doch eine wissenschaftliche Auseinandersetzung mit den Ursachen, Prozessen und Folgen der Permafrostdegradation erfolgt erst seit den 1970er Jahren (vgl. FRENCH 1996, S. 51 f.). Seitdem gab es zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen, um die Verbreitung von Permafrost, insbesondere in Form von Blockgletschern, zu verstehen und mögliche Auswirkungen der Klimaerwärmung abschätzbar zu machen. Wegweisende Publikationen stammen von HAEBERLI (1999a; 1999b), HAEBERLI u. HOELZLE (1996), HAEBERLI, WEGMANN u. VONDER MÜHLL (1997) und KNEISEL (2003a; 2005). Beachtenswerte aktuelle Dissertationen zum Thema „Permafrostdegradation“ finden sich bei ARENSON (2003), GRUBER (2005) und NYENHUIS (2005). Eine viel versprechende, noch nicht abgeschlossene Arbeit zur Messung der Degradation wird zurzeit von KRAUTBLATTER durchgeführt. Weitere wichtige Informationen werden im Internet von der International Permafrost Association (IPA) und dem Permafrostmonitoring der Schweiz (PERMOS) bereitgestellt.

1

Betrachtungsraum 2

In der vorliegenden Arbeit soll die Permafrostdegradation am Beispiel der Alpen betrachtet werden. Die Alpen bilden einen ca. 1.200 km langen Faltengebirgsbogen und gliedern sich in West-, Ost-, Nord- und Südalpen (siehe Abbildung 1). Die inneralpine Grenze zwischen Ost- und Westalpen bildet die Linie Bodensee - Comer See. Im Vergleich zu den Ostalpen weisen die Westalpen größere durchschnittliche Höhen auf (vgl. DONGUS 2003, S. 2 ff.).

Da die Schweiz und Österreich den größten Flächenanteil der Alpen einnehmen, beziehen sich die Ausführungen zur Permafrostdegradation überwiegend auf die Schweizer und Österreichischen Alpen. Ausschlaggebend für eine eingehendere Betrachtung der Schweizer Alpen ist auch, dass dort die Forschungsaktivitäten am höchsten sind, so zum Beispiel in der Julier-Bernina Region des Oberengadins. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass die Schweiz bei der Permafrostdegradation aufgrund ihrer naturräumlichen Gegebenheiten einem höheren Betroffenheitsgrad ausgesetzt ist. Um einer umfassenden Betrachtung der Permafrostdegradation in den Alpen trotzdem gerecht zu werden, erfolgt auch eine Berücksichtigung von einzelnen ausgewählten Beispielen aus den Deutschen, Französischen und Italienischen Alpen.

2

3 Permafrost - Grundlagen

3.1 Begriffsbestimmung

3.1.1 Permafrost

Permafrost ist Bestandteil der Kryosphäre und kommt in den Alpen zu großen Teilen im periglazialen Raum vor (vgl. AHNERT 2003, S. 142 ff.). Das Wort leitet sich vom Ausdruck „permanenter Frost“ ab und bezeichnet dauerhaft gefrorenen Boden. Von Permafrost spricht man, wenn die Bodentemperatur mindestens in zwei aufeinander folgenden Jahren unter 0 °C liegt (vgl. FRENCH 1996, S. 52 u. LESER 2001, S. 613). Die Definition erfolgt jedoch ausschließlich über die Temperatur. Das heißt, der Untergrund muss nicht immer zwangsweise gefroren sein. Durch verschiedene Einflüsse wird der Gefrierpunkt des Wassers erniedrigt, so dass Permafrost bei Temperaturen von weniger als 0 °C neben gefrorenen auch ungefrorene Bestandteile enthalten kann (vgl. FRENCH 1996, S. 52).

3.1.2 Degradation

Degradation ist die generelle Umwandlung des Bodenaufbaus und der Bodeneigenschaften durch eine Klimaänderung (vgl. LESER 2001, S. 133). Die Degradation des Permafrostbodens bezeichnet demzufolge eine klimatisch verursachte Veränderung des Bodens durch austauenden Permafrost.

3.2 Differenzierungen

Permafrost lässt sich nach dem Vorkommen, der Genese und dem Eisgehalt differenzieren. Das Vorkommen von Permafrost kann polar, alpin oder submarin sein. Polarer (high latitude) Permafrost tritt überwiegend erst ab 60° n. Br. auf und besitzt Mächtigkeiten von mehreren 100 m (vgl. NYENHUIS 2005, S. 8). Alpinen (high altitude) Permafrost findet man in den Höhenlagen der Hochgebirge, in den Alpen bereits ab 2.000 m. Die hier anzutreffenden Mächtigkeiten sind wesentlich geringer als bei polarem Permafrost. Submariner Permafrost kommt dort vor, wo die mittlere jährliche Seebodentemperatur dauerhaft unter 0 °C liegt (vgl. FRENCH 1996, S. 62 u. 64). Die Genese des Permafrostes kann reliktisch sein, das heißt, Permafrost wurde bereits unter Vorzeitbedingungen gebildet. Eine rezente Bildung findet dann statt, wenn die notwendigen Bedingungen hierfür gegeben sind. Der Permafrost der Alpen ist zum

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