Alpine Umwelt und Naturgefahren ¶

Wir analysieren die Auswirkungen der Klimaänderung und von Extremereignissen auf physikalische und ökologische Prozesse sowie Prozessketten in Gebirgsregionen und die damit verbundenen Naturgefahren sowie neu entstehenden Risiken. Unsere Forschung ermöglicht ein besseres Verständnis der sich verändernden Prozesse, der Identifizierung komplexer Systeminteraktionen und damit die Früherkennung und Einschätzung der wichtigsten Auswirkungen für Umwelt und Gesellschaft. Der spezifische thematische Fokus und die erforderlichen Kernkompetenzen werden durch die vier Forschungsgruppen Permafrost, Gebirgsökosysteme, Alpine Fernerkundung und Alpine Massenbewegungen gebildet. Inter- und transdisziplinäre Forschung mit anderen Forschungseinheiten der WSL, nationalen und internationalen Forschungsinstitutionen und der Praxis ist für uns grundlegend.

Um unsere Ziele zu erreichen, nutzen wir eine breite Palette von Methoden und Ansätzen. Dazu gehören modernste Messgeräte (z.B. LiDAR, thermische und multispektrale), Verarbeitungstechnologien genauso wie die Entwickelung von Prototypen und maßgeschneiderter Techniken (z.B. für Drohnen und bodengestützte Systeme). Langzeitüberwachungssysteme (Permafrost und Biodiversität), und klein- bis großmaßstäbliche Feldexperimente (z.B. Steinschlag in Kombination mit Schutzwald) bilden die Basis für Entwicklung unserer numerischen Modelle für Wissenschaft und Praxis (z.B. RAMMS). Um plausible Szenarien für die zukünftige Entwicklung der alpinen Umwelt zu erstellen, verknüpfen wir unsere Modelle mit Klima- und Extremwetter-Szenarien numerischer Klima- und Wettermodellen.

Unsere Forschungseinheit Alpine Umwelt und Naturgefahren wurde im Juli 2021 im Rahmen der Gründung des CERC (Climate Change, Extremes and Natural Hazards in Alpine Regions Research Centre) gebildet und deckt vier der sechs Themenbereiche des CERC ab.

Um Lawinenschutzmassnahmen zu planen und deren Wirkung zu beurteilen, wird die Schneehöhenverteilung im hochalpinen Gelände mit Hilfe von Drohnen und Flugzeugen kartiert. Wir haben in Zusammenarbeit mit kantonalen und lokalen Behörden eine Methode entwickelt, welche die Schneehöhenverteilung aus der Differenz von schneebedeckten und schneefreien digitalen Oberflächenmodellen ableitet.

Die jüngsten Naturkatastrophen wie z.B. Pizzo Cengalo (Graubünden, Schweiz) oder Chamoli (Indien) haben gezeigt, wie gefährlich der Prozessübergang von Fels- und Eislawinen in Murgänge sein kann. Wir entwickelten ein Modell, welches das Schmelzen von Eis, den Übergang von fest zu flüssig und das Mitreißen von stark gesättigten Felssturz Ablagerungen berücksichtigt. Das Modell findet weite nationale und internationale Anwendung, zum Beispiel in Zusammenarbeit mit der DEZA, UNDP oder UNESCO.

Aufbauend auf den Erfahrungen mit der langfristigen Überwachung von Veränderungen bei Pflanzenarten in Bergregionen haben wir diese auf eine integrativere Ökosystemforschung ausgeweitet, mit Fokus auf die Biodiversität von Tieren, Interaktionen zwischen Unter- und Oberfläche sowie Höhengradienten über Baumgrenzen hinweg. Zudem wurden Aktivitäten mit regionalen Behörden (z.B. 100 Jahre Veränderung der Flora in Graubünden) verstärkt.

Wir unterhalten ein klimabezogenes Langzeit-Beobachtungsnetz für Permafrost in den Schweizer Alpen als Teil des Schweizer Permafrostmessnetz (PERMOS) und dem Globalen Terrestrischen Netzwerk für Permafrost (GTN-P). Die Charakteristik von Permafrost, einschliesslich Bodentemperatur und Blockgletschergeschwindigkeit gehört zu den wesentlichen Klimavariablen (Essential Climate Variable, ECV) wie sie vom UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change) definiert werden.