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News Release

Umweltsensoren überwachen die Bergwelt

27 March 2012 Schweizerischer Nationalfonds zur Foerderung der wissenschaftlichen Forschung

Wie sich das Matterhorn bewegt

Ein Netzwerk von drahtlosen Sensoren liefert schon seit einigen Jahren Daten über die Felsbewegungen am Matterhorn. Nun veröffentlichen Forschende des Nationalen Forschungsschwerpunkts «Mobile Informations- und Kommunikationssysteme» (NFS MICS) ihre daraus gewonnenen Erkenntnisse. Sie helfen, Felsstürze besser zu verstehen und Gefahrenzonen in Permafrostgebieten zu überwachen.

Das Landschaftsbild der Alpen wird sich in den kommenden Jahrzehnten aufgrund der globalen Klimaveränderung stark wandeln. Die Gletscher ziehen sich weiter zurück, es ist auch mit vermehrten Felsstürzen zu rechnen. Bereits seit einigen Jahren stellen Experten eine Zunahme solcher Ereignisse in den Alpen fest. Dies gilt insbesondere in Gebieten mit Permafrost, in denen der felsige Untergrund dauerhaft gefroren ist. Auch am Hörnligrat des Matterhorns ereignete sich im Hitzesommer 2003 ein Felsabbruch, der zwar nur klein war, doch weitherum für Aufmerksamkeit sorgte, weil er am berühmtesten Berg der Schweiz stattfand.

Wärmeausdehnung und Schmelzwasser
Ein erster wichtiger Faktor ist die Wärmeausdehnung: Wenn sich im Sommer das Gestein erwärmt, dehnt es sich aus, so dass sich die Klüfte im Fels schliessen. Kühlt das Gestein im Herbst wieder ab, öffnen sich auch die Klüfte wieder. Dieses Auf und Zu verändert nach und nach die geometrische Anordnung der Klüfte in der Tiefe, so dass sich der Fels mit der Zeit auflockert.

Einige Klüfte öffnen sich allerdings auch im Sommer. Deshalb sind die Forschenden überzeugt, dass es neben der Wärmeausdehnung noch einen zweiten Mechanismus geben muss, der die Bewegung der Klüfte beeinflusst. Sie vermuten, dass bei steigenden Temperaturen entweder Schmelzwasser in die Klüfte dringt oder dass sich die mechanischen Eigenschaften des gefrorenen Wassers verändern. Dies wirkt sich auf die Stabilität des Gesteins aus: Im Untergrund kann es dadurch zu Scherbewegungen kommen, die an der Oberfläche zu einem Öffnen der Klüfte führen. Dieser zweite Mechanismus ist deshalb von Bedeutung, weil er die Stabilität des Felsens innerhalb kurzer Zeit stark verändern kann.

Gefahrenzonen besser überwachen
«Die Messdaten der letzten Jahre liefern uns wertvolle Informationen, um die Vorgänge in Permafrostgebieten besser zu verstehen», sagt Stephan Gruber. «Sie helfen uns, in der Zukunft längerfristig und gezielt Gefahrenzonen zu überwachen.» Dass gefrorener Fels bei wärmeren Temperaturen tendenziell instabiler werde, sei zwar eine naheliegende Hypothese. «Doch was sich im Untergrund abspielt, wissen wir nach wie vor erst ansatzweise. Schliesslich gibt es in Permafrostgebieten auch im tiefen Winter Felsabbrüche, wie der grosse Bergsturz am Piz Cengalo im Bergell am 27. Dezember 2011 eindrücklich gezeigt hat. Auch soche Abstürze müssen wir besser verstehen lernen.»

http://www.snf.ch

• Full bibliographic informationAndreas Hasler, Stephan Gruber and Jan Beutel (2012). Kinematics of steep bedrock permafrost. Journal of Geophysical Research doi:10.1029/2011JF001981, (als PDF beim SNF erhältlich; E-Mail: com@snf.ch)