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Permafrost am Kitzsteinhorn: So wird die Gefahr von Steinschlag und Felssturz abgeschätzt

Die durchschnittliche Jahrestemperatur ist in Österreich seit 1880 um rund 2 °C gestiegen (APCC, 2014). Diese Temperaturerhöhung liegt  weit über dem globalen Durchschnitt von 0,85 °C (IPCC, 2013). Bis zum Ende diesen Jahrhunderts ist eine weitere Erwärmung um bis zu 4 °C möglich.  Eine Konsequenz ist das Auftauen des Permafrostes und dessen Auswirkung auf Steinschlag- und Felssturzereignisse. Ein Forscherteam aus Salzburg, Innsbruck und München untersuchen deshalb die Auswirkungen von tauenden Permafrost auf Steinschlag und Felssturz am Kitzsteinhorn.

 

Besonders in den letzten Jahren wurde eine Zunahme von Steinschlag- und Felssturzereignissen nicht nur von Wissenschaftlern beobachtet: immer mehr Bergsteiger und Hüttenwirte berichten von einer Zunahme dieser Gefahren im Hochgebirge. Kann diese Häufung von Felstürzen mit der gemessenen Temperaturerhöhung im Alpenraum in Verbindung gebracht werden? Wie beeinflusst die Temperatur die Felsstabilität?

 

Dazu braucht's Experimente im Labor...

Viele der Felsstürze traten in Bereichen mit Permafrost während lang anhaltender Hitzeperioden auf. Laborversuche an der Technischen Universität München beweisen, dass die Stabilität gefrorener Gesteine stark temperaturabhängig ist. Je höher die Temperatur der gefrorenen Gesteinsprobe, desto geringer ist die Festigkeit. Im Minustemperatur-Bereich verursachen steigende Felstemperaturen eine exponentielle Abnahme der Festigkeiten. Dies hat zur Folge, dass bereits eine geringfügige Erhöhung der Permafrosttemperatur eine signifikante Reduktion der Felsstabilität in hochalpinen Regionen bewirken kann.

 

...und Messungen direkt in der Felswand!

Um die Ergebnisse aus dem Labor zu verfestigen, sind Messungen im Gelände nötig. Beobachtungen von Felssturzereignissen können daher nur schwer auf einzelne „Ursache-Wirkung“-Prozesse reduziert werden. Hauptziel des 2010 gestarteten Forschungsprojekts MOREXPERT ist es, so viel wie möglich über die Zusammenhänge zwischen Klima, Permafrost und Hangstabilität durch Messungen im Gelände herauszufinden. Im Rahmen des Projekts wird das Auftreten von Steinschlag- und Felssturzereignissen innerhalb des Untersuchungsgebietes am Kitzsteinhorn (3.203 m, Hohe Tauern) untersucht. Dazu hat das Forscherteam ein „Freiluftlabor“ im steilen Gelände rund um das Kitzsteinhorn angelegt: 30 Meter tiefe Bohrlöcher mit Temperaturmessungen (Abbildung 1), geophysikalische Methoden (Geoelektrik, Georadar), Laserscanning (Abbildung 2) und automatische Wetterstationen.

 

Abbildung 1: Einrichten eines 30 m tiefen Bohrlochs in der Kitzsteinhorn-Westflanke (Foto: Ingo Hartmeyer, Universität Salzburg).
Abbildung 1: Einrichten eines 30 m tiefen Bohrlochs in der Kitzsteinhorn-Westflanke (Foto: Ingo Hartmeyer, Universität Salzburg).

 

Diese Daten dienen dazu die Atmosphärischen-, Oberflächen- und Untergrundbedingungen im Untersuchungsgebiet kontinuierlich zu überwachen. Somit kann herausgefunden werden welcher Faktor oder welcher Prozess ausschlaggebend ist für das Auslösen von Steinschlag oder Felsstürzen. Durch das intensive Monitoring und das wiederholte einscannen der Felswände konnte das Projekt bereits erste Felsstürze am Magnetköpfl im Skigebiet Kitzsteinhorn nachweisen: die digitalen Höhenmodelle der beiden Scans vor und nach dem Ereignis, werden voneinander dividiert. So kann berechnet werden, welches Volumen in der Wand nach dem Felssturz fehlt (rote Fläche in Abbildung 2).

 

Abbildung 2: Detektion eines Felssturzes in der Magnetköpfl-Ostwand (Volumen: ca. 140 m³) Links: Oberflächenvergleich zweier Laserscans, der rote Bereich markiert den Felssturz. Rechts: Fotoaufnahme (Foto & Bearbeitung: Robert Delleske)
Abbildung 2: Detektion eines Felssturzablösebereichs in der Magnetköpfl-Ostwand (Volumen: ca. 140 m³) Links: Oberflächenvergleich zweier Laserscans. Rechts: Fotoaufnahme (Foto & Bearbeitung: Robert Delleske)

 

Zukünftig mehr Gefahr durch tauenden Permafrost?

Je mehr Wissen wir heute über die Auslösemechanismen haben, desto bessere Abschätzungen können wir auch für die zukünftige Entwicklung der Naturgefahren in den Alpen anstellen. Durch Permafrost beeinflusste Felswände sind bereits heute ein bedeutender Risikofaktor für Mensch und Infrastruktur im Hochgebirge. Mit einer Zunahme des Risikos ist zu rechnen und die Entwicklung von Anpassungsstrategien ist von entscheidender Bedeutung.

 

Das Projekt

MOREXPERT (Entwicklung eines Expertensystems zur Überwachung gefährlicher Felswände) ist Teil des „alpS – Zentrum für Klimawandelanpassung“ (Innsbruck, Österreich) und wird von Partnern aus der Wirtschaft (Gletscherbahnen Kaprun, Geoconsult, Geodata, Geolog2000, GeoFact Austria) und der Wissenschaft (Uni Salzburg, TU München, ZAMG, Uni Bonn, Geologisches Bundesamt) finanziell und logistisch unterstützt. Das alpS-K1-Zentrum wird im Rahmen von "COMET - Competence Centers for Excellent Technologies" durch die Bundesministerien BMVIT und BMWFW sowie durch die Bundesländer Tirol und Vorarlberg gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt.

 

 

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Kontaktpersonen:
Markus Keuschnig                                                  
alpS - Centre for Climate Change Adaptation                
e-mail: Keuschnig[Klammeraffe]alps-gmbh[Punkt]com                             
 
Ingo Hartmeyer
Universität Salzburg
Department für Geographie und Geologie
e-mail: ingo.hartmeyer@sbg.ac.at
 

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