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Felsstürze im Permafrost

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Wir beschäftigen uns mit der Frage, welchen Einfluss der Permafrost auf Felsstürze im Hochgebirge in Zeiten des Klimawandels hat.

 

Ein Felssturz ist der Endpunkt eines teilweise Jahrtausende dauernden Gesamtprozesses der Destabilisierung, an dem mehrere treibende Faktoren beteiligt sind. Permafrost ist einer dieser Faktoren und hat in Bezug auf die Felswandstabilität sehr widersprüchliche Eigenschaften. Einerseits ist es ein stabilisierender Faktor, welcher den Kollaps instabiler Felspartien verhindern kann. Ausserdem begrenzt er die Tiefenreichweite destruktiver Prozesse wie Frostwechselzyklen und das tiefe Eindringen von Wasser in den Fels. Gleichzeitig kann Permafrost aber auch die destabilisierende Wirkung weiterer Faktoren verstärken:

So begünstigt Permafrost kryostatischen Druck durch Eissegregation. Permafrosteis verhindert das Abfliessen von Wasser in Klüften und ermöglicht beim wiedergefrieren der Felsoberfläche die Ausbildung einer geschlossenen Gefrierfront um dieses Wasser, was wiederum Frostsprengung begünstigt. Auch thermomechanische Prozesse haben einen stärkeren Effekt im Permafrost, da Eis in Spalten einen deutlich höheren Ausdehnungskoeffizienten hat als der Fels selber. So katalysiert Permafrost die Felszerklüftung, verhindert aber gleichzeitig Massenbewegungen. Sobald der Permafrost sich aber erwärmt oder verschwindet werden die geschaffenen Instabilitäten aktiviert. Dies geschieht in Folge des Klimawandels, welcher nicht nur für eine Zunahme von Durchschnittstemperaturen und extremen Hitzeereignissen sorgt, sondern auch eine Häufung von Starkniederschlägen im Hochgebirge verursacht. Deutlich wird dies in der SLF Felssturzdatenbank, in der eine Häufung von Felsstürzen zum jährlichen Zeitpunkt der höchsten Felstemperaturen und in Höhenbereichen mit warmem Permafrost zu verzeichnen ist (Abb. 1).

 

Gletscher und Starkniederschläge

Die weiteren Faktoren Gletscher und Starkniederschläge können neben ihren eigentlichen destruktiven Eigenschaften gegenüber Felswänden diese Permafrosterwärmung noch verstärken: Permafrost kann im Zuge einer Ausaperung zuvor vergletscherter Felswände in Ungleichgewicht kommen und seine stabilisierende Wirkung verlieren. Starke Regenfälle führen einer Felswand mit Permafrost grosse Mengen laterale Energie zu und können für eine Erwärmung des Klufteises führen.

Permafrost ist an sich nur ein thermischer Zustand und damit kaum ein Auslöser von Felsstürzen, er hat allerdings eine regulatorische Funktion. Er kann destruktive Prozesse sowohl verstärken als auch bremsen und Instabilitäten konservieren oder aktivieren. In der jetzigen Phase von Permafrosterwärmung  und -degeneration werden vor allem alte, latente Instabilitäten aktiviert. Gleichzeitig erlauben tiefere Auftauschichten ein weitreichenderes Wirken von Frostwechselzyklen und Niederschlagswasser. In der Folge sind wir für die Zeit in der die Veränderungen im Permafrost anhalten mit einer deutlich erhöhten Frequenz von Felssturzereignissen konfrontiert.