WSL-Forschende schlagen ein Frühwarnsystem vor, das bis zu drei Wochen im Voraus warnt, wenn Flussfische in der Schweiz durch Hitze gefährdet sind. Da Hitzewellen mit dem Klimawandel immer häufiger auftreten, verschafft dies Zeit, um zu handeln und die Fischpopulationen vor zukünftigen Hitzewellen zu schützen.
- Ein Prognosetool warnt im Voraus, wenn Flussfische in der Schweiz durch Hitzestress gefährdet sind.
- Das System schätzt das zukünftige Risiko anhand von Vorhersagen zur Wassertemperatur und der Hitzeempfindlichkeit der lokalen Fischpopulationen ein.
- Die Prognosen sind online frei zugänglich, um den proaktiven Schutz der Fischpopulationen zu unterstützen.
Vorbereitung auf Wetterextreme
Wann werden Flüsse in der Schweiz zu warm für Flussfische? Um das vorherzusagen, haben Ökologen und Klimatologen der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL gemeinsam mit Experten aus der ganzen Schweiz ein Prognosetool entwickelt und im Journal of Ecological Modelling veröffentlicht. Die Prognosen werden zweimal wöchentlich aktualisiert und sind auf drought.ch öffentlich zugänglich.
Da Hitzewellen aufgrund des Klimawandels immer häufiger und heftiger auftreten, sind Fische besonders gefährdet. Fische sind ektotherm, also «kaltblütig», und ihre Körpertemperatur hängt von ihrer Umgebung ab. Sie können sich also nicht selbst abkühlen. «Wenn die Wassertemperatur steigt, verändern sich die chemischen Reaktionen in den Zellen der Fische – das bezeichnen wir als Hitzestress», erklärt Camille Albouy von der gemeinsamen Forschungsgruppe «Ökosysteme und Landschaftsentwicklung» von WSL und ETH Zürich.
Von historischen Daten zu zukünftigen Risiken
Das Tool sagt bis zu drei Wochen voraus, wie stark Fischpopulationen in der ganzen Schweiz durch Hitze gefährdet sind. Es basiert auf drei Faktoren: Prognosen der Wassertemperaturen, Fischphysiologie und Artenverteilung. Erstere hat die Gruppe für hydrologische Vorhersagen der WSL entwickelt. «Unser maschinelles Lernmodell, das wir mit Daten aus den letzten zehn Jahren trainiert haben, sagt die Flusstemperaturen anhand der aktuellen Temperaturmessungen und Wetterprognosen vorher», erklärt Ryan Padrón Flasher, eines der Mitglieder der Gruppe.
Nicht alle Fische reagieren gleich empfindlich auf Hitze. Die Autoren haben in bereits veröffentlichten Daten Informationen zur Temperaturgrenze von 59 in der Schweiz vorkommenden Fischarten gesammelt. Dabei handelt es sich um die Temperatur, bei der ihre Schwimmfähigkeit und damit ihre Fähigkeit, Gefahren zu entkommen, beeinträchtigt ist. Die Autoren stellten fest, dass nicht heimische Fischarten im Durchschnitt eine um 1,4 °C höhere Temperaturtoleranz aufweisen als heimische Arten. Der Marmorkarpfen (
Hypophthalmichthys nobilis) wies mit 32,3 °C die höchste Toleranz auf, während die Quappe (
Lota lota) mit 24,1 °C die geringste Toleranz zeigte.
Da Fischarten in der Schweiz ungleichmässig verteilt sind, macht der Einbezug ihrer Verbreitung die Prognosen ortsspezifisch. «Es ist ein ständiger Kompromiss zwischen der Komplexität und der Qualität des Modells», erklärt Albouy. «Da unsere Idee war, eine Risikokarte für die gesamte Schweiz anhand der besten Klimaprognosen zu entwickeln, mussten wir sie einfach halten und uns auf das konzentrieren, was für das Management wichtig ist.
Blick zurück
Um die Prognosen zu prüfen, wandten die Wissenschaftler ihr Tool auf Daten aus dem Sommer 2018 an, als in der Schweiz rund drei Tonnen Flussfische starben. «Wir wollten sehen, wie gut wir die beobachtete Fischsterblichkeit rückblickend vorhersagen konnten», sagt Albouy. Dies erwies sich jedoch als schwieriger als erwartet. «Die Daten zur Fischsterblichkeit sind begrenzt», erklärt er, «deshalb haben wir uns an Praktiker gewandt, um zu sehen, ob ihre Beobachtungen mit unseren Vorhersagen übereinstimmen.»
Von den drei gemeldeten Fällen von Fischsterben im Jahr 2018 hat das Tool zwei korrekt vorhergesagt. An den übrigen Standorten waren die Vorhersagen zu 70 % genau und identifizierten erfolgreich Gebiete mit geringem und mittlerem Risiko. An fünf Standorten hat das Tool jedoch das Risikoniveau überschätzt, wahrscheinlich weil es keine detaillierteren Informationen wie die lokale Populationsgrösse oder das Vorhandensein von kühleren Rückzugsorten in Flüssen berücksichtigt. «Es ist ein vielversprechender Anfang», sagt Albouy, «jetzt müssen wir sehen, ob daraus eine langfristige Lösung für die Schweizer Flüsse wird.»