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Klimawandel im Gebirge: Das Knacken der Alpen

Von "natur"-Autorin Agnes Fazekas

Gletscher: Projekt Permasense Fotos
Peter Rüegg/ ETH Zürich

Felsstürze und tauende Gletscher - der Klimawandel verändert die Alpen. Mit Mikrofonen und Sonden erforschen Geologen die Folgen. Häufiges Knacken verrät: Das Gestein verliert an Halt.

Noch liegt das Matterhorn im Morgennebel, kaum zu erkennen aus dem Fenster des Helikopters. Für die beiden Forscher im Hubschrauber beginnt ein ganz normaler Arbeitstag. Samuel Weber und Jan Beutel sind auf dem Weg zum Gletscher des Dirruhorns, einem Viertausender in der Nähe des Matterhorns. Sie haben Tourenski mit Fellen und eine Lawinenausrüstung eingepackt, denn es liegt ordentlich Schnee auf dem Berg in den Walliser Alpen.

Ein eisiger Wind weht, als Weber, von Beruf Geologe, und der Informatiker Beutel aus dem Heli klettern und bis zum Bauch im Schnee versinken. Mühsam kämpfen sich die Wissenschaftler aus dem Tiefschnee, steigen in ihre Skibindungen. Vor ihnen eine einsame Landschaft aus sanft geschwungenen Kuppen, weiten Hängen, unberührtem Weiß.

Mit den gelben Plastikkoffern in der Hand erinnern Beutel und Weber an Bergdoktoren in einem Heimatfilm. Und irgendwie sind sie das auch. Nur dass ihre Patienten keine Menschen sind, sondern mächtige Berge. Die Experten gehören zu Permasense, einer Arbeitsgemeinschaft aus zwei Dutzend Forschern verschiedener Ingenieurs- und Umweltwissenschaften, Institutionen und Unternehmen. Das Ziel des Konsortiums: herauszufinden, wie stark sich die Alpen bewegen.

"Die Berge haben sich schon immer verändert, mal schneller, mal langsamer", sagt Jan Beutel. Doch vor ein paar Jahren begann der Hörnligrat am Matterhorn zu bröckeln. Warum, das untersucht unter anderem die Permafrostforschung. In den Alpen findet man Permafrost ab etwa 2300 Metern, meist nur ein paar Meter dick.

Aber in der Schweiz ist diese Schicht über hundert Meter stark. Permafrost bildet sich bei Gestein oder losem Material im Untergrund, das über lange Zeit - manchmal Hunderte oder Tausende von Jahren - nie wärmer als null Grad Celsius wurde. Durch die Klimaerwärmung nimmt der Permafrost ab. Die Folge: Ohne den kalten Kitt bröseln die Berge auseinander. Am Hörnligrat jedoch glänzt unter den Abrissstellen blankes Eis. Ein Hinweis darauf, dass das Eis zunächst auch in tieferen Schichten schmelzen kann und der Berg bereits erodiert, bevor das Eis vollständig geschmolzen ist.

Am Dirruhorn-Gletscher ist dieses Phänomen ebenfalls zu beobachten "Da unten an der Straße kann man ein Buch lesen und bevor die ersten drei Seiten umgeblättert sind, hört man es krachen", sagt Beutel. Hier, im engen hinteren Mattertal, zwischen den 4500-Meter-Gipfeln des Doms im Osten und des Weißhorns im Westen, liegt Randa. 1991 erlangte der Ort durch einen Felssturz traurige Berühmtheit.

Bis heute türmen sich Brocken so groß wie Einfamilienhäuser auf der Straße. In drei Schüben krachten 33 Millionen Kubikmeter Gestein rund 600 Meter tief ins Tal. Die Felsmasse verschüttete die Bahnlinie, eine Straße musste gesperrt werden, der Fluss Vispa staute sich durch den Schuttkegel zu einem See. Randa befindet sich in ständiger Gefahr, von einem neuen Bergrutsch überrollt zu werden.

Die Berge liegen gewissermaßen auf der Intensivstation

Lange mangelte es an den technischen Möglichkeiten, die Veränderungen der Felsformationen in solchen Höhen und unter den extremen klimatischen Bedingungen der Berge aufzuzeichnen. Mit dem Permasense-Projekt hat sich das geändert. Wie ein Spinnennetz ziehen sich nun Sensoren über Matterhorn, Jungfraujoch und Dirruhorn-Gletscher. Die Knotenpunkte sind über ein drahtloses Funknetz (W-Lan) verknüpft und senden die Messungen an eine Antenne, die sie wiederum ins Internet speist.

Die Berge liegen gewissermaßen auf der Intensivstation: Über Mikrofone, die in Felsklüften stecken, lauschen die Wissenschaftler ihrem Herzklopfen - hörbar als Knacken in den Felsen des Jungfraujochs, wenn sich im Inneren des Felsens Spannungen abbauen. Sie beobachten mit Kameras die Kalkwände, registrieren über GPS-Masten mit Neigungsmessern Veränderungen, überwachen mit hydraulischen Spaltenmessern jedes Zucken im Gestein. Veränderungen von Temperatur, Feuchtigkeit, elektrischer Leitfähigkeit oder Wasserdruck - nichts bleibt unbemerkt.

Jeden Tag rauschen Daten im Minutentakt auf den Server in der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH). Nur die Natur bringt dieses automatisierte System hin und wieder durcheinander. Dann tauscht Informatiker Beutel den Bürostuhl gegen die Skier und wechselt Batterien, erneuert von der Witterung beschädigtes Material oder gräbt verschüttete Sensoren aus. Heute ist so ein Tag. Mit den aufgeklebten Steigfellen unter den Skiern rutschen er und Samuel Weber über den Hang, und als die Sonne endlich durch die Wolken spitzt, stauben bei jedem Schritt die Eiskristalle in einer Glitzerwolke um die Ski.

Unser erstes Ziel ist ein GPS-Sensor, der auf einem Felsen sitzt: Eine kompakte weiße Aluminiumröhre mit dreieckigem Fuß. In der Röhre stecken die Elektronik und ein Neigungsmesser, gut geschützt vor Wind und Wetter, darüber sitzt ein eiskugelgroßer GPS-Sender. Normalerweise liefert der Sensor Daten über die Verschiebung von Felsformationen auf dem Gletscher. Doch seit ein paar Wochen herrscht Funkstille. Das Problem ist schnell gefunden.

Die Batterie ist zwischen zwei Steinbrocken eingekeilt. Auch hier muss sich also kürzlich etwas bewegt haben. Nach ein paar Minuten ist die Batterie wieder am Platz und die Kabel sind sortiert. Während Geologe Weber noch mit seinen Skistiefeln auf dem glitschigen Stein herumturnt, sitzt Beutel schon ein paar Meter weiter unten im Schnee vor der Basisstation, balanciert seinen Laptop auf den Knien.

Internet-Empfang auf dem Gletscher? "Wir benutzen klassische Handy-Antennen", erklärt Weber: "So schnelles Internet wie hier oben gibt's sonst nirgends, jede Skigondel ist mit Glasfasern vernetzt. Wir können uns überall einloggen, um den Datenfluss zwischen den Stationen zu überprüfen." Beutel lässt seine Augen über den Gletscher schweifen. "Allmählich kenne ich das Gelände gut und merke, wenn ein Fels fehlt oder sich das Wasser durchdrückt", sagt er.

"Manche Formationen verändern sich kontinuierlich in alle Richtungen"

Die häufigste und eindrucksvollste Form des alpinen Permafrostes sind die aktiven Blockgletscher. Darunter versteht man zungenförmige Schuttmassen, bei denen das Eis unter einer ungefrorenen Schicht verborgen ist und die langsam den Hang hinabgleiten. Den Messungen zufolge rutschen einige Felsblöcke im Jahr nur ein paar Millimeter, andere aber bewegen sich in dieser Zeit um hundert Meter. "Manche Formationen verändern sich kontinuierlich in alle Richtungen, manche machen plötzlich einen Sprung - das versuchen wir gerade erst zu verstehen", erklärt Geologe Weber.

Eine weitere Form ist der Spaltenfrost in den Festgesteinen. Auf dem Matterhorn zeigen die Messgeräte, wie sich die Felsklüfte während der Jahreszeiten, aber auch schon innerhalb eines Tages zusammenziehen oder ausdehnen und damit allmählich die Geometrie des gesamten Berges verschieben. Im Sommer dehnt sich der Fels, die Spalten werden enger. Bei Kälte zieht sich das Gestein zusammen, und die Spalten werden breiter.

Doch die Forscher beobachteten auch, dass sich im Spätsommer Spalten plötzlich stark ausdehnen anstatt sich zu verengen. Als Auslöser für diese abrupten Bewegungen vermuten die Wissenschaftler mechanische Vorgänge, ausgelöst durch die Temperaturverhältnisse im Fels. So dringt im Sommer Schmelzwasser in größere Tiefen ein und gefriert, wenn die Temperaturen unter null sinken. Das sich bildende Eis wird zum Keil, der den Fels auseinandertreibt.

Anfangs hatte Informatiker Beutel nicht viel am Hut mit dem Permafrost. Sein Spezialgebiet waren drahtlose Netzwerkkomponenten. Aber es fehlte die Idee, wie sich die Technologie in der Praxis sinnvoll einsetzen ließe. Vor sieben Jahren war Beutel dann erstmals als Informatiker auf dem Berg. Im unwirtlichen Gelände bedeuten die drahtlosen Kommunikationsnetze eine Revolution. "Andere Projekte schicken ihre Wissenschaftler einmal im Sommer für drei Tage hoch, mit einem einzigen Messgerät. Die haben keine Ahnung, was den Rest des Jahres passiert", sagt Beutel.

Permasense funktioniert, weil die Forscher interdisziplinär arbeiten und nicht nur Geologen oder Informatiker, sondern auch Alpinisten dabei sind - und vor allem Tüftler: Jedes Teil muss eigens auf die raue Umwelt abgestimmt werden. "Wir haben alles neu entwickelt, und wenn ein Sensor im Gefrierfach an der Uni funktioniert, heißt das noch lange nicht, dass er auch nach Monaten in der Felsspalte noch reagiert." Die meisten Sensoren werden über Solarzellen gespeist. Anfangs hatten die Forscher damit gerechnet, dass die Anlagen nur in den Wintermonaten schlapp machen, aber plötzlich fehlten schon im Juni Daten. "Unten ist alles klar, aber da oben hängen dann Quellwolken vor der Sonne", erläutert Beutel.

Die größte Herausforderung sind indes nicht Technik und Klima, sondern die Unmengen an Daten, 24 Stunden an sieben Tagen der Woche, von Hunderten Koordinaten aus erhoben. "Das passt nicht mehr auf USB-Sticks, das sind Terrabytes", sagt Beutel. Als im Sommer die Klimaanlage an der Uni ausfiel, lief der Server heiß - und die aus dem Hochgebirge einlaufenden Daten verpufften. Deshalb speichert inzwischen jede Station ihre Daten selbst.

Mit Batterien und Werkzeug 1400 Meter den Berg hoch und wieder hinunter

Auch für Menschen sind die Bedingungen am Berg eine Herausforderung. In 3000 Meter Höhe glüht nicht selten der Kopf, fühlt sich die Nase staubtrocken an. Auf der Basisstation droht zwar von Lawinen keine Gefahr, aber einige Sicherheitsvorkehrungen sind dennoch nötig. So liegen in einem Versteck Schlafsäcke und Proviant bereit, falls der Helikopter wegen des Wetters einmal nicht landen und die Forscher wieder abholen kann.

Um die Sensoren auf dem Gipfel des Matterhorns anzubringen und zu überprüfen, werden Weber und Beutel jedes Mal an der Seilwinde aus dem Hubschrauber abgelassen. "Da hängt man zwischen Kufen und Rumpf und hat tausend Meter unter sich, und das an einem superdünnen, gewichtsoptimierten Seil", sagt Weber. Und manchmal, wenn sie die Ausgaben für den Heli-Flug sparen wollen, um das Budget zu schonen, laufen die Forscher mit Batterien und Werkzeug im Rucksack 1400 Meter den Berg hoch und wieder hinunter. Sogar gezeltet haben sie hier oben schon.

Doch das ist heute nicht geplant. Während Beutel jetzt am Laptop prüft, ob die W-Lan-Verbindung von einem Knotenpunkt zum anderen über das vier Kilometer weite Tal steht, kneift er plötzlich die Augen zusammen und blickt prüfend in das weiße Feld über ihm: "Bevor die Sonne direkt in den Hang über uns knallt, müssen wir hier raus." Denn mit der Wärme wächst die Lawinengefahr. Aber vorher schickt er seinen Kollegen noch auf einen Alleingang, um die Batterien an einer Station weiter oben zu wechseln.

Nach zwanzig Minuten brennt die Nachmittagssonne schon mitten in den Hang, und wir sehen Weber nicht mehr. Beutel funkt ihn an: "Das GPS sagt, der Mast muss da irgendwo sein, ich erinnere mich an einen markanten Quader". Knarzig kommt Webers Stimme aus dem Lautsprecher: "Bin mitten im Felsgetümmel, muss dauernd die Ski abschnallen und die Felle neu aufkleben." Dann wieder Stille. Nur ein Keuchen. Plötzlich sehen wir, dass sich der Geologe mittlerweile unterhalb der gewaltigen Risse über Herbriggen entlangkämpft.

Das Dorf wurde vor über 50 Jahren, lange vor dem Unglück von Randa, für ein paar Tage evakuiert, weil man einen Felssturz befürchtete. Beutel weiß davon, weil er sich beim Datensammeln nicht nur an die Technik hält. Es waren die ansässigen Wirtsleute, die ihm erzählten, wie 1959 der Gletscherpilot Hermann Geiger, eine Art Schweizer Nationalheld, bei Rundflügen mit einer Propellermaschine neue Risse in der Schneedecke entdeckte, lang wie eine Schwimmbadbahn und ebenso breit. Der Informatiker sucht in den Dörfern auch nach alten Fotos und Postkarten: "Nichts ist so gut dokumentiert wie eine Touristengegend. Die Zeitzeugen müssen wir befragen, solange es noch möglich ist", erklärt er.

Ein Faktor, der lange unterschätzt wurde, ist das Wasser, das mit einer Macht durch die Hohlräume im Fels schießt "wie die Ork-Horden durchs Zwergenschloss", sagt Beutel. Das Wasser erwärmt den Fels, und der Mix aus Eis und Stein erodiert. Natürlich wissen die ansässigen Gemeinden um die Gefahr. Deshalb hätte früher auch kein Bauer seine Hütte direkt unter eine Felswand gebaut. Andererseits lebt die Gegend von Touristen. Also wagte man ein irrwitziges Projekt.

Um Wanderern auf dem Europaweg von Zermatt aus einen zweistündigen Auf- und Abstieg zu ersparen, baute man 2010 eine 200 Meter lange Hängebrücke oberhalb von Randa - ausgerechnet in einem Gebiet, das bereits vor einigen Jahren wegen unberechenbarer Steinschläge gesperrt werden musste. Doch noch bevor das Bauwerk vom Amt abgenommen werden konnte, waren die Blechläufe des Geländers vom Steinschlag zerbeult. "Heute sieht sie aus wie zerbombt", sagt Beutel. Kein einziger Tourist hat die Brücke deshalb jemals betreten.

Endlich taucht Webers roter Anorak zwischen den Brocken auf. Über Funk fordert Beutel das Rückflugtaxi an, und bald knattert der Hubschrauber unter der Bergkuppe. Der Wind der Rotorblätter reißt die Kapuzen von den Köpfen. Fünf Minuten Heli-Flug und ein letzter Gruß ans Matterhorn im Abendlicht.

Kurze Zeit später bei Rosi, der Wirtin der Bergführerunterkunft von Herbriggen: Während sich an den anderen Tischen Bergführer mit ihren Gästen über alpine Abenteuer austauschen, lassen die Wissenschaftler den Tag Revue passieren. "Heute ist es super gelaufen, wir konnten alles in Ruhe erledigen", resümiert Jan Beutel.

Später am Abend blickt der Geologe dann in die Zukunft: Der nächste Schritt sei, die in den Alpen gewonnenen Daten in Computermodelle zu übertragen. So könnten unter anderem Frühwarnsysteme entwickelt werden, um die Einheimischen vor Felsstürzen zu schützen. Nicht nur in den Alpen: "Auch in der Region Hindukusch-Himalaja leben schließlich sehr viele Menschen in unmittelbarer Nähe von Permafrostgebieten", sagt Beutel.

Dieser Artikel stammt aus "natur" 2/2014, dem Magazin für Natur, Umwelt, nachhaltiges Leben.

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insgesamt 190 Beiträge
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1. Und wieder etwas Klimaveränderungsgeschichte
svizzero 26.01.2014
Als ob das neu wäre. Die Berge verändern sich seit Jahrtausenden. Es gibt immer wieder Felsabstürze. Bäche und Flüsse suchen sich neue Wege. Nun will man uns klarmachen, dass das mit der Klimaveränderung zu tun hat. Natürlich, was denn sonst. Die Erde verändert sich schone seit Tausenden von Jahren. Und sie wird es weiterhin tun.
2. Der Lauf der Natur
Ge-spiegelt 26.01.2014
Guter Artikel. Interessant wären noch Diagramme, die zeigen wie der Berg atmet, korreliert mit der Temperatur. und das für GPS, Spalten Breite, Berg Knacken. ..
3. Übel wird mir ...
übel_ismir-schonlang 26.01.2014
... wenn alles mit "Klimawandel" erklärt werden will, ganz im Sinne unserer neuesten Öko-Klima-Umwelt-(Ersatz)Religion. Könnte es nicht auch sein, daß der Berg bröckelt, einfach weil Afrika sich seit Anbeginn der Zeiten unter Europa schiebt?
4. Im Alpenraum sind die Temperaturen staerker gestiegen, wie im globalen Durchschnitt.
Beat Adler 26.01.2014
Zitat von übel_ismir-schonlang... wenn alles mit "Klimawandel" erklärt werden will, ganz im Sinne unserer neuesten Öko-Klima-Umwelt-(Ersatz)Religion. Könnte es nicht auch sein, daß der Berg bröckelt, einfach weil Afrika sich seit Anbeginn der Zeiten unter Europa schiebt?
Im Alpenraum sind die Temperaturen staerker gestiegen, wie im globalen Durchschnitt. Oetzi war bis 1991, ueber 5000 Jahre, lang nie aufgetaut, auch NICHT in der sogenannten mittelalterlichen oder roemischen "Warm"zeit. Es geht nicht um "Klimawandel" es geht um die regionale Erwaermung des Alpenraumes in den vergangenen Jahrzehnten. Diese ist ausgezeichnet dokumentiert. Melting Glaciers Turning Alps into Lake Region - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/international/europe/melting-glaciers-turning-alps-into-lake-region-a-896729.html) mfG Beat
5. Erfreulich
redbayer 26.01.2014
wenn sich Wissenschaft auch mal mehr der nicht organischen oder "nicht lebendigen" Materie zuwendet und dabei entdeckt, dass sich dort sehr viel bewegt. Bei den Alpen kann es einen nur freuen, wenn die immer höher aufsteigenden Felsformationen (da Afrika wie immer auf Europa drückt), langsam wieder bröckeln. Für Süddeutschland ist es ärgerlich, dass es dauern angehoben wird und die Alpen auch noch wachsen. So geht etwas von dem südliche Breite Vorteil verloren, man wird vom warmen Mittelmeer abgedrängt und die Höhenlage macht es kälter (nix Klimaerwärmung). Da könnte das schnellere Bröckeln der Alpen, doch noch Schlimmeres verhindern.
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