Permafrost in den Schweizer Alpen: 2024 war ein weiteres Rekordjahr

Die hydrologischen Jahre 2022, 2023 und 2024 gehören zu den fünf wärmsten, die in der Schweiz seit Beginn der Messungen im Jahr 1864 gemessen wurden. Die Temperaturen lagen 1.44 bis 1.9 °C über dem Mittel der Periode 1991–2020. Diese folgen auf anhaltend warme atmosphärische Bedingungen der letzten Jahrzehnte, welche bedeutende Veränderungen im Permafrost der Schweizer Alpen zur Folge haben.

Die Permafrosttemperaturen steigen und Bodeneisgehalt sinkt

In der jüngsten Dekade 2014–2025 stiegen die Permafrosttemperaturen in 10 m Tiefe an den 23 Bohrlochstandorten von PERMOS um bis zu über 0.8 °C an. Im Jahr 2024 erreichten sie abermals neue Rekordwerte. Der neueste Anstieg der Permafrosttemperaturen wurde durch ein frühes Einschneien in hohen Lagen im Herbst 2023 verstärkt, da durch die frühe Schneedecke die Wärme im Boden gespeichert wurde. In 20 m Tiefe ist bisher erst etwa die Hälfte dieser Erwärmung messbar. Die Temperaturschwankungen an der Oberfläche werden in der Tiefe zunehmend verzögert und gedämpft und brauchen mehrere Jahre, um Tiefen von 20 Metern und mehr zu erreichen. In solchen Tiefen werden nur langfristige Schwankungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel registriert.

Am stärksten hat sich der Permafrost erwärmt, wo er so genannt kalt ist (d. h. Bodentemperaturen liegen im Jahresmittel unter ca. –2 °C) oder wo der Bodeneisgehalt klein ist, wie zum Beispiel in hoch­gelegenen Felswänden oberhalb etwa 3500 m ü. M. Auch in wärmerem und eisreichem Permafrost, wie er typischerweise in Schutthalden oder in Blockgletschern oberhalb von etwa 2200 m ü.M vor­kommt, stieg die Permafrosttemperatur in den letzten Jahrzehnten an, allerdings in geringerem Masse. Der Grund dafür ist, dass das Bodeneis schmilzt, wenn die Bodentemperaturen gegen 0 °C steigen. Dieses verbraucht Energie. Langfristige geophysikalische Messungen an 5 PERMOS-Standorten zeigen dies: der Bodeneisgehalt im Permafrost hat in den letzten 25 Jahren deutlich abgenommen und der Wassergehalt im Boden zugenommen.

Mächtigere Auftauschichten und schnellere Blockgletscher

An allen Messstandorten nahm die Mächtigkeit der Auftauschicht zu. Als Auftauschicht bezeichnet man die obersten Meter des Bodens, die im Sommer auftauen und im Winter wieder gefrieren. In den letzten zwei Jahrzehnten nahm die Mächtigkeit der Auftauschicht je nach Standort und Bodeneisgehalt um einige Dezimeter bis mehrere Meter zu und erreichte im Jahr 2024 überall neue Rekordwerte. Am Schilthorn in den Berner Alpen ist im Winter 2024 zum ersten Mal an einem PERMOS Standort die Auftauschicht nicht mehr durchgefroren. Zuvor stieg sie von weniger als 5 m im Jahr 2000 auf über 13 m im Jahr 2023 an.

Blockgletscher sind Gemische aus Schutt und Eis, die langsam talwärts kriechen. Die 18 Blockgletscher im PERMOS Messnetz haben sich seit Beginn der Messungen deutlich beschleunigt, was mit den steigenden Permafrosttemperaturen und den damit verbundenen Veränderungen des Eis- und Wassergehalts im Boden zusammenhängt. Trotz beträchtlicher Schwankungen zwischen den Jahren und Standorten zeigen die längsten Zeitreihen einen Anstieg der Geschwindigkeiten von einigen Dezimetern pro Jahr in den frühen 1990er Jahren auf mehrere Meter pro Jahr im Jahr 2024.

Diese Erwärmung setzt sich in grössere Tiefen fort

Die Resultate aus 25 Jahren koordinierter Permafrostbeobachtung in den Schweizer Alpen zeigen, dass sich der Permafrost deutlich und zunehmend erwärmt hat, der Bodeneisgehalt ab- und Blockgletschergeschwindigkeiten zugenommen haben. Diese Veränderungen werden sich auch in den kommenden Jahren und Jahrzehnten fortsetzen. Die in den obersten 10 m beobachtete Erwärmung des Permafrosts wird in den kommenden Jahren bis Jahrzehnten weiter in größere Tiefen vordringen.

Die beobachteten Veränderungen des Permafrosts in den Schweizer Alpen wirken sich generell auf die Stabilität der ganzjährig gefrorenen Berghänge aus, was für die Planung von Naturgefahren und Infrastrukturen im Hochgebirge von großer Bedeutung ist. Die im Rahmen des PERMOS-Messnetzes erhobenen Daten sind eine Grundlage, um zum Beispiel die möglichen Bedingungen in Hanginstabilitäten aus Permafrostgebiet zu beurteilen, Hochgebirgsinfrastruktur langfristig zu planen, Permafrostprozesse zu simulieren oder mögliche zukünftige Veränderungen einzuschätzen.

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PERMOS

Das Schweizer Permafrostmessnetz PERMOS dokumentiert seit dem Jahr 2000 den Zustand und die Veränderungen des Permafrostes in den Schweizer Alpen. Es stützt sich auf Daten und Fachwissen von sieben Forschungsinstitutionen: Die Universitäten Lausanne, Fribourg Innsbruck und Zürich, die ETH Zürich, die Fachhochschule Südschweiz (SUPSI) und das WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF. PERMOS wird von MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz, vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) und von der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz (SCNAT) finanziell utnerstützt. Die Messungen im Rahmen von PERMOS konzentrieren sich auf drei Hauptvariablen: 1. Bodentemperaturen an der Oberfläche und in der Tiefe, 2. Veränderungen des Eisgehalts und 3.

Permafrost

Permafrost ist ein thermisches Phänomen, das definiert ist als Erdmaterial (d.h. Gestein, Schutt, Boden usw.), das während mindestens zwei aufeinanderfolgenden Jahren unter 0°C bleibt. In der Schweiz liegt er auf etwa 5 % der Landesfläche und ist typischerweise in kalten Schutthalden und Felswänden oberhalb von etwa 2'500 m ü. M. zu finden. Das Auftreten und die Entwicklung von Permafrost werden in erster Linie von der Oberflächentemperatur des Bodens bestimmt, die wiederum stark von der Lufttemperatur, der Sonneneinstrahlung und dem Zeitpunkt der Schneedecke abhängt.

Blockgletscher

Blockgletscher sind Landformen, die auf eishaltigen Permafrost hinweisen. Sie bestehen aus einer Mischung aus losem Material (z. B. Gesteinsschutt) und Eis, das sich langsam talwärts bewegt. Blockgletscher sind in der Landschaft an ihrer zungenartigen Form zu erkennen, und ihre Geschwindigkeit ist ein indirektes Mass für die thermischen Bedingungen im Permafrost.