Dem Klimawandel kann nur im Zusammenspiel begegnet werden. Der Doktorand Christian Kofler exerziert dies, indem er Wissen und Daten von Landesbehörden sowie der Freien Universität Bozen und Eurac Research zusammenführt. Eines der Ergebnisse sind neue Erkenntnisse zu dauergefrorenen Böden und Fels im Alpenraum.

Wie sehr beeinflusst der Klimawandel in einer alpinen Region wie Südtirol die Entwicklung von Naturgefahren? Eine zentrale Frage, auf die an den heimischen Forschungseinrichtungen in den verschiedensten Disziplinen und aus unterschiedlichsten Perspektiven Antworten gesucht werden. Christian Kofler macht dies derzeit vor allem in luftiger Höhe. Je nach Hangexposition ab 2600 bzw. 3000 Höhenmetern beginnt das Reich des Permafrosts, das der Doktorand des PhD in Mountain Environment and Agriculture seit Ende 2017 erforscht. Obwohl diese dauergefrorenen Böden, Schutthalden oder Felshänge ebenso von steigenden Temperaturen betroffen sind wie Gletscher, wird ihnen bei weitem keine vergleichbare Aufmerksamkeit geschenkt. „Das hat schon allein damit zu tun, dass der Permafrost im Gegensatz zu den Gletschern nicht sichtbar ist“, sagt der Forscher. „Denn wir sprechen von einem thermischen Phänomen, also von Böden oder Fels, die laut offizieller Definition seit zwei Jahren eine Temperatur von unter Null Grad aufweisen.“ Deutlichster Anzeiger und deshalb auch Indikator für alpinen Permafrost sind Blockgletscher, also ein Gemenge aus Schutt und Eis, das sich in plastischen Kriechbewegungen talabwärts bewegt. Zumindest solang das Eis nicht schmilzt. Denn sobald dieser Prozess beginnt und die Geländebedingungen es zulassen, legen Blockgletscher an Geschwindigkeit zu. Muren und Steinschlag, also ein Anstieg der Naturgefahren, ist eine der direkten Konsequenzen. „Darüber hinaus werden bei schmelzendem Permafrost Schwermetalle freigegeben, die wiederum die Qualität des Trinkwassers beeinträchtigen können“, erklärt Kofler. 

Umso wichtiger ist es, die Dynamik und den Zustand von Permafrost in Südtirols Gebirge genau zu kennen. Im Herbst dieses Jahres will Christian Kofler dazu mit den Ergebnissen seiner abgeschlossenen Doktorarbeit beitragen. Dabei führt er das Know-how gleich mehrerer lokaler Player zusammen. Allem voran von Eurac Research und der Freien Universität Bozen. Die beiden Forschungseinrichtungen haben für das PhD-Programm Alpine Umwelt und Landwirtschaft ein Kooperationsabkommen laufen, über das gemeinsam PhD-Studierende finanziert werden. Wie auch Christian Kofler, dessen Doktorat zusätzlich von der Stiftung Südtiroler Sparkasse mitgetragen wurde. Kofler hatte bereits seine Abschlussarbeit des unibz-Masterstudiengangs in Environmental Management of Mountain Areas bei Eurac Research gemacht hat und dort im Anschluss am Euregio-Projekt Lemonade mitarbeitete. Das Wissen, das er in diesem Rahmen über Monitoringmethoden für Hangrutschungen vertiefte, kommt ihm auch in seinem PhD zugute. Zum Beispiel, wenn er das Amt für Geologie der Autonomen Provinz Bozen mit seiner Forschung bei der Kartierung von Blockgletschern unterstützt. „Das Amt ist in diesem Bereich sehr aktiv und hat bereits rund 2000 Blockgletscher erfasst“, sagt der Wissenschaftler. „Bei rund 250 davon wusste man jedoch nicht, ob sie noch aktiv oder bereits ausgeschmolzen sind“. Dank neuartiger Machine-Learning-Modelle konnte Kofler darauf bereits eine Antwort geben.

Aktuell wiederum untersucht der Lananer die Hintergründe von zwei Muren, die am selben Tag unter dem Similaun im Schnalstal bzw. unter dem Ortler in Sulden abgegangen waren. „In beiden Fällen ist ein Stück eines Blockgletschers abgebrochen, und ich habe mich auf die Spurensuche nach dem Auslöser gemacht.“ Die führte Kofler anhand der Interpretation historischer Luftaufnahmen und der Rekonstruktion der Bewegungsgeschwindigkeit der Blockgletscher schließlich zum Faktor Schnee. Seine Erkenntnis: Je schneereicher ein Winter war, desto größer die Gefahr solcher Brüche. „Denn eine dicke Schneedecke hat eine isolierende Wirkung. Das bringt mit sich, dass der Untergrund im Winter nicht durchfrieren kann.“ Die Folge? Im Frühjahr wird umso mehr Wasser in den Untergrund eingetragen. Schon einige Tage heftigen Regens im Sommer könnten das Fass dann zum Überlaufen bringen.

Blockgletscher in der Similaungrube: Hier machte sich der Forscher von unibz und Eurac Research auf Spurensuche nach den Auslösern einer Mure.

Bevor Kofler gegen Ende dieses Jahres mehr Einblicke in das immer noch viel zu unbekannte Universum des Permafrosts gibt, hat er kürzlich in einem in Nature Scientific Reports veröffentlichtem Paper mit Erstautorin Romy Schlögel (Changes in climate patterns and their association to natural hazard distribution in South Tyrol) einige interessante Erkenntnisse zu den Auswirkungen des Klimawandels auf Naturgefahren verdeutlicht. Einen direkten Zusammenhang zwischen Faktoren des Klimawandels wie steigenden Temperaturen und dem Auftreten von Naturgefahren konnte das Forscherteam zwar nicht belegen. „Dafür fehlen uns einfach trotz einer guten Datenlage in Südtirol zu viele Informationen“, sagt Christian Kofler. Denn um beispielsweise eine Beziehung zwischen einem Niederschlagsereignis und einem Rutschungsereignis herzustellen, bräuchte man einerseits den genauen Zeitpunkt, der vielfach unbekannt ist. „Darüber hinaus ist auch die Temperaturentwicklung entscheidend für solche Prozesse, und es gibt einfach noch zu viele Datenlücken, um hier valide Aussagen treffen zu können“, so der Forscher von unibz und Eurac Research.


Dennoch konnten er und seine Kolleg*innen neue Schlüsse ziehen und die Ereignisdatenbanken der Provinz von Naturgefahren um einen wichtigen Bereich ergänzen. „Südtirol zeichnet Naturereignisse seit gut 30 Jahren systematisch auf und ist damit Nachbarländern wie Österreich oder einem Großteil der Schweiz weit voraus. Dennoch bezieht sich ein Großteil der verfügbaren Daten auf Ereignisse nahe des Siedlungsbereichs. Viele Muren, Lawinen oder Steinschlagereignisse spielen sich jedoch von Menschen unbemerkt im Hochgebirge oder auch in Wäldern an.“ Um ein vollständigere Bild der Ereignisse zu erhalten, integrierte das Forschungsteam Satellitendaten der Europäischen Raumfahrtagentur ESA in die Ereignisdatenbanken. „Die Daten der ESA-Mission Sentinel 1 stehen seit 2014 mit einer Frequenz von 6 Tagen kostenlos zur Verfügung, das ist einzigartig in der Geschichte der Erdbeobachtung“.

Dank dieser Ergänzungen erhielt das Team ein vollständigeres Bild der Naturgefahrenereignisse. Um sie allerdings in direkten Zusammenhang mit einem Niederschlagsereignis setzen zu können, galt es gleich mehrere Nüsse zu knacken. Nicht nur, weil der genaue Zeitpunkt der Naturereignisse in den meisten Fällen weder aus den Satellitendaten noch aus den Aufzeichnungen der Provinz herauszulesen ist. „Auch bei Niederschlagsereignissen ist aus den Zeitreihen nicht erkennbar, wann genau das jeweilige Ereignis begann und endete“, so Kofler. Diesen für die Berechnung der durchschnittlichen Niederschlagsdauer wichtigen Wert ließ das Forschungsteam von einer darauf spezialisierten Arbeitsgruppe des Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) in Perugia mit modernen Methoden ausarbeiten. Dank dieser Präzisierung konnte das Team erstmals mit Daten belegen, dass die Anzahl der Niederschlagsereignisse in Südtirol in den vergangenen Jahrzehnten abgenommen, ihre durchschnittliche Dauer dagegen zugenommen hat. Während der Temperaturtrend auch in Südtirol eindeutig nach oben geht, stieß das Forschungsteam bei der Auswertung der Niederschlagsdaten auf regional unterschiedliche Trends: „„Während es im Ultental und Passeiertal feuchter zu werden scheint, wird es im Ahrntal und Gadertal trockener.“


Als begeisterter Bergsteiger kann Christian Kofler bei seinen Forschungsprojekten gleich mehrere Leidenschaften leben. „Mein Hauptinteresse gilt aber der Frage, wie wir als Gesellschaft mit Naturgefahren umgehen und leben.“ Sicher ist, dass es dazu noch mehr Wissen braucht als wir bereits haben – und sich dank des gemeinsam finanzierten Doktorats der Freien Universität Bozen und Eurac Research nun weitere Lücken schließen können.

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