Ständig gefrorener Boden – der Permafrost – wird seltener auf der Erde. Durch den Klimawandel erwärmt er sich, bis er schliesslich auftaut. Das macht ihn zu einem guten Indikator, um den Klimawandel nachzuweisen. Gleichzeitig steigen alpine Gefahren, denn taut der Boden auf, nimmt das Potenzial für Hanginstabilitäten zu.
Der Permafrost in den Alpen wird wärmer, etwa um ein Grad pro Jahrzehnt. Das hat direkte Folgen für Menschen und Wirtschaft. In hochalpinen Regionen mit Permafrost drohen in Zukunft häufiger Fels- und Bergstürze, was für Bergsportler ebenso gefährlich ist wie für Siedlungen und Infrastruktur. Bergbahnstationen, Masten, Restaurants, Schutzhütten, Wasserrohre, Lawinenverbauungen, Telekommunikationsanlagen, Stollen und Bahngleis spielen im Gebirge eine wichtige Rolle für den Tourismus, die Kommunikation, die Energieversorgung oder den Schutz vor Naturgefahren – und sind gefährdet, wenn der Permafrost auftaut.
Als Permafrost bezeichnet man Untergrund, der mindestens zwei Jahre am Stück nie Temperaturen von mehr als null Grad Celsius aufweist. Diese Permafrostböden haben sich in den vergangenen Jahren stark verändert, denn seit 2015 ist fast jedes zweite Jahr ein Hitzesommer aufgetreten. Die Bodentemperaturen sind stark gestiegen, was an einigen Orten zu Eisverlust und grossen Hangbewegungen geführt hat. So bewegen sich zum Beispiel Blockgletscher – ein Gemisch aus Schutt und Eis und ein typisches Phänomen für alpine Permafrostgebiete – heute doppelt bis dreimal so schnell talabwärts wie noch vor zwanzig Jahren. Dazu wird die Auftauschicht dicker, die oberste Schicht des Permafrostbodens, die im Sommer auftaut. Aus ihrer oft steilen Front löst sich somit eher Material, was wiederum vermehrt zu Steinschlag oder Murgängen führen kann.
Permafrost ist zudem ein wichtiger Indikator, der zeigt, wie sich das Klima verändert. Denn ab einer Tiefe von 15–20 Metern beeinflussen saisonale Schwankungen kaum mehr die Temperaturen im Permafrost. Diese zeigen somit den langfristigen Klimatrend. Und der Trend ist klar: Langfristig steigen die Temperaturen im Permafrost und nähern sich stetig von unten der Nullgradgrenze an – und das in allen Messreihen des SLF. Seit 27 Jahren messen Forschende des Instituts zahlreiche Daten in mittlerweile 30 Bohrlöchern, die über die gesamten Schweizer Alpen verteilt sind.
Noch wenig untersucht ist bislang, wie sich Wasser im Permafrost bewegt und welche Folgen das hat. Forschende des SLF sind dem Phänomen auf der Spur. Denn der Klimawandel verändert die Eigenschaften des Permafrosts und damit, wie sich Wasser und Eis im Untergrund verteilen. Wasser-Eis Gemische nahe dem Gefrierpunkt im Untergrund beeinflussen dessen geotechnische Eigenschaften: Anders ausgedrückt sind Wassermenge und -auftreten im Permafrost mit dafür verantwortlich, wie stabil Felswände sind und wie schnell sich eisreiche Böden bewegen. Das Thema ist komplex. So können sich innerhalb weniger Meter die Zustände ändern – und das bei lediglich leicht schwankenden Temperaturen sehr nahe an null Grad Celsius. Zudem kann Wasser von Niederschlag und Schneeschmelze neben mehreren tausend Jahre altem Eis auftreten. Das SLF untersucht Vorkommen und Rolle des Wassers, um zu prognostizieren, wie sich der Permafrost in den kommenden Jahren entwickeln wird.
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