Schnellere Schneeschmelze in einer wärmeren Welt

Die beiden SLF-Schneephysiker Michael Haugeneder und Dylan Reynolds berichten in diesem Blog aus Colorado von der Herausforderung, in Zeiten des Klimawandels Effekte bei der Schneeschmelze zu messen.

Die Sonne ging über dem East River Tal unter, Zugvögel zwitscherten, während sie in der Dämmerung nach Käfern jagten, und Michi sagte ein Wort mit vier Buchstaben, das ich hier nicht schreiben kann. Wir waren auf Skiern etwa sieben Kilometer auf einem schneebedeckten Waldweg unterwegs zum Rocky Mountain Biological Laboratory (RMBL), einer Art Open-Air-Labor, um dort Feldforschung zu betreiben. Wir hatten nicht das Fachgebiet gewechselt und waren Biologen geworden - vielmehr nahmen wir gemeinsam mit Forschenden aus fast einem Dutzend verschiedener Einrichtungen an einer Feldkampagne teil, die sich mit den Wechselwirkungen zwischen Oberfläche und Atmosphäre befassen.

Bei unserem Experiment ging es um den Energieaustausch zwischen der lückenhaften Schneedecke im Frühjahr und der Atmosphäre. Hinter uns war ein Schlitten, beladen mit wahrscheinlich 50 Kilogramm an Lebensmitteln für die nächsten zwei Wochen Feldarbeit, den wir über den schmelzenden Schnee und zunehmend kahle Stellen auf der Straße zogen. Zuerst dachte ich, dass Michis Schimpftirade von der Anstrengung des Schlittenziehens oder vielleicht von der Schönheit der Landschaft herrührte, aber als ich seinem Blick über das Tal zu den mit wissenschaftlichen Instrumenten beladenen Türmen folgte, verstand ich: Das Feld war schneefrei.

Die Untersuchung einer lückenhaften Schneedecke ist eine seltsame Angelegenheit. Man kann keine vollständige Schneedecke haben, das ist für uns aus Gründen, die ich noch erläutern werde, nicht interessant, aber man braucht etwas Schnee, sonst kann man sich nicht als Schneeforscher bezeichnen. Bei früheren Feldkampagnen in den Alpen war es kein Problem, während dieser besonderen Zeit der Schneeschmelze zu messen. Normalerweise gibt es etwa drei Wochen mit lückenhafter Schneedecke, und der Messplatz ist bequem in 30 Minuten vom SLF in Davos aus zu erreichen. Aber wir waren in den Rocky Mountains in Colorado, USA, und dort gab es dieses Jahr eine der intensivsten Schneeschmelzen aller Zeiten. Dies ist umso überraschender, als die Rocky Mountains in der vergangenen Saison eine der größten Schneemengen seit Beginn der Aufzeichnungen aufwiesen, was sich mit den Vorhersagen der Klimawissenschafterinnen und -wissenschafter über die zunehmende Variabilität des Wetters im Rahmen eines wärmeren Klimas deckt.

All das bereitete uns noch mehr Stress. Dieses kahle Feld war nicht in unserem Hinterhof, sondern eine halbe Welt entfernt, tief im Hinterland der Rocky Mountains. Wir verglichen die hohen Kosten unserer Reise mit unseren Doktorandengehältern und überlegten, wie wir die Feldkampagne retten könnten. Nach einer zweistündigen Wanderung erreichten Michi und ich unsere Hütte am RMBL. Das Labor besteht aus etwa 20 Hütten, die rund um den Fuß des hoch aufragenden Gothic Peak verstreut sind. Einige der Gebäude stammen aus den 1880er Jahren, als die Stadt für den Bergbau gegründet und danach schnell wieder verlassen wurde. Seit den 1920er Jahren, dem Geburtsjahr des RMBL, nutzen Biologen die Stadt für Langzeit-Feldexperimente. Michi und ich luden den Schlitten aus, setzten uns zum Abendessen und schmiedeten Pläne für die kommenden Tage. Wir würden nicht in der Lage sein, wie geplant eine zweiwöchige Kampagne durchzuführen, aber mit etwas Arbeit und Fantasie könnte es möglich sein, fast eine Woche lang zu messen. Wir gingen früh zu Bett, aufgeregt und gespannt auf den ersten Arbeitstag.

"Noch drei Ladungen, und dann machen wir Mittagspause?", frage ich Michi. "Fünf", antwortet er. Wir stehen über einem langen Schlitten, der bis oben hin mit Schnee gefüllt ist. Unser Feld ist geschmolzen, aber einige Meter entfernt liegt noch ein großer Haufen Schnee. Ganz im Sinne der Flüelataler Snowfarming-Pioniere in der Schweiz transportieren wir Schnee von diesem Fleckchen auf unser Feld, Schlitten für Schlitten, und erzeugen so ein "künstliches" Schneefeld unter unserem Versuchsaufbau. Der Boden hat sich durch die Schneeschmelze in eine Schlammgrube verwandelt, und es braucht zwei von uns, um den Schlitten über den Matsch hin und her zu hieven. Wir fragen uns laut, wie "fair" diese Versuchsanordnung ist, ein Schneefeld zu bauen, um es zu untersuchen. Aber sobald unser Fleck groß genug ist, sieht er den umliegenden natürlichen Flecken so ähnlich, dass wir das beleidigende "künstlich" aus unserer Beschreibung streichen. Für unsere Forschung sollte das keine Rolle spielen. Uns geht es darum, wie die Schneeschmelze durch freiliegende Löcher in der Schneedecke beschleunigt wird. Nackter Boden reflektiert viel weniger Sonnenlicht als Schnee, erwärmt sich dadurch und gibt diese Wärme an die Luft über der Oberfläche ab. Der Wind transportiert diese erwärmte Luft über die verbliebene Schneedecke, und es kommt zu einem Kampf, bei dem die Schneedecke versucht, die Luft abzukühlen, und die Luft versucht, die Schneedecke zu erwärmen.

Nach dem letzten Schlitten des Vormittags lasse ich meine Schaufel fallen und gehe zu meinem Rucksack. Meine Hosen und Arme sind von der Arbeit mit Schlamm bedeckt, und ich frage mich, wie ich meinen Arm in den Rucksack stecken soll, ohne alles zu beschmieren. Aber nachdem ich die 50 Meter zwischen Schlitten und Rucksack zurückgelegt habe, ist der Schlamm fast vollständig getrocknet. Die Luft rund um das RMBL ist extrem trocken und saugt die Feuchtigkeit aus allem heraus. Diese Trockenheit ist einer der Gründe, warum wir hier sind; die im Vergleich zu den Alpen geringere Luftfeuchtigkeit führt zu anderen Bedingungen für den Energieaustausch zwischen Schnee und Atmosphäre. Ein weiterer Grund, ist die Möglichkeit, von der größeren Feldkampagne "Sublimation of Snow" (SOS) zu profitieren. Diese Kampagne wird parallel zur SAIL-Feldkampagne durchgeführt, die wiederum parallel zur SPLASH-Kampagne läuft. Schon verwirrt? Die Wissenschaft in Colorado scheint Akronyme anzuziehen. Daher ergänzen Dutzende anderer Messungen von anderen Sensoren in diesem Gebiet unsere Daten. Kollaborative Forschung, wie sie besser nicht sein könnte.

Am Ende des Tages stehen wir stolz über einer großen Schneedecke und schließen Wetten ab, wie lange sie überleben wird. Am Ende wird es 4 Tage dauern, bis sie geschmolzen ist. Das ist gerade genug Zeit, um die Art von atmosphärischen Phänomenen zu beobachten, derentwegen wir hergekommen sind. Schon nach ein paar Tagen wird Michi klar, dass der Aufbau wie erhofft funktioniert, die Daten "gut aussehen" und die Reise so erfolgreich war, wie wir es uns erhofft hatten.

Bild 1 von 3
Für die Messung blieben nur vier Tage, … (Foto: Michael Haugeneder / SLF)
Bild 2 von 3
… in denen der mühsam herbeigeholte Schnee zusehends schmolz … (Foto: Michael Haugeneder / SLF)
Bild 3 von 3
… und schliesslich vollständig verschwand. (Foto: Michael Haugeneder / SLF)

Die Zeit vergeht wie im Flug, und wir unternehmen einige frühmorgendliche Skitouren, während wir darauf warten, dass sich der Boden ausreichend erwärmt. In unserer Hütte wohnt ein Murmeltierbiologe, und abends tauschen wir Geschichten über unsere Tage im Feld aus. Wir finden es lustig, dass er um 5 Uhr morgens aufsteht, um Murmeltiere zu beobachten, und er lacht darüber, dass wir hier draußen sind, um Schnee zu schaufeln.

Bild 1 von 4
Frühmorgens blieb genügend Zeit für Skitouren, während Luft und Boden langsam wärmer wurden. (Foto: Michael Haugeneder / SLF)
Bild 2 von 4
Gipfelglück auf dem Mount Gothic. (Foto: Michael Haugeneder / SLF)
Bild 3 von 4
Die Abfahrt durch den Wald … (Foto: Michael Haugeneder / SLF)
Bild 4 von 4
… endete ungeplant an einem eisigen Bach. (Foto: Michael Haugeneder / SLF)

Es war ein Traum, hier am RMBL Feldarbeit zu machen, und die Sammlung brauchbarer Daten in einer schwierigen Saison hat ihn noch versüßt. Es wäre schön, mit einigen Ratschlägen für andere zu enden, wie man diese Situation vermeiden kann, aber ich denke, es war eine ziemlich typische Feldarbeitserfahrung. Sei flexibel und genieße es, wohin die Arbeit dich führt.