Sedimentkaskaden in alpinen Massenbewegungen

Bergregionen reagieren empfindlich auf den Klimawandel aufgrund veränderter Schneeverhältnisse, Gletscherschmelze, tauendem Permafrost und einer erwarteten Zunahme der Häufigkeit intensiver Niederschläge. Auswirkungen des Klimawandels auf alpine Massenbewegungen (CCAMM) ist eine strategische Initiative zur Erforschung dieser Prozesse, um optimale Anpassungsstrategien für diese Art von Veränderungen zu entwickeln.

Die Auswirkungen des Klimawandels in den Alpenregionen sind bereits im Gletscherrückgang und beim tauenden Permafrost erkennbar. Infolgedessen werden die Bedingungen für Kaskadenprozesse mit Felsstürzen und Murgängen begünstigt und können Mensch und Infrastruktur im bedrohen. Die Verbindung dieser Ereignisse wurde kürzlich durch einen schweren Steinschlag am Piz Cengalo veranschaulicht, der zu Murgängen führte und große Teile des Dorfes Bondo (GR) zerstörten.

Im Rahmen des CCAMM Forschungsprogramms konzentrieren wir uns auf Projektionen von Änderungen der Sedimentdisposition, Häufigkeiten und Magnituden von Murgängen wobei wir die kürzlich veröffentlichten CH2018-Szenarien verwenden, die Klimaprojektionen bis 2100 liefern. Das Ergebnis unserer Arbeit wird die Projektionen von Murgangaktivität in ausgewählten alpinen Einzugsgebieten sein. Darüber hinaus ist die Bewertung von Sedimentablagerungen, Häufigkeiten und Magnituden von Massenbewegungen für die Gefahrenkartierung erforderlich und liefert nützliche Informationen für numerische Auslaufmodelle wie RAMMS.

Kontrollierende Faktoren für Murgangmagnituden ¶

Das Verständnis der meteorologischen und geomorphologischen Bedingungen, die die Größe und Häufigkeit von Murenabgängen steuern, ist für ihre Reproduktion und für robuste Prognosen zum Klimawandel unerlässlich. Für den Illgraben haben wir die Rolle verschiedener Niederschlagscharakteristika bei der Murgangbildung untersucht und festgestellt, dass Murgänge zwar durch relativ geringe Niederschlagsmengen ausgelöst werden können, die Magnituden aber eine positive Rückkopplungen von der vorangehenden Nässe erfahren (Abb. 2).

Abbildung 2. Abflusskoeffizienten und Niederschlagsgrössen für 52 Murgänge, die zwischen den Jahren 2002 und 2017 im Illgraben, Schweiz, aufgetreten sind (Hirschberg et al., 2019). Die Punktgrösse steht für die Magnitude, die blaue Farbe für die auslösende Niederschlagsmenge und die rote Randfarbe für die kumulierte Niederschlagsmenge 14 Tage vor dem Murgangereignis.

Auswirkungen des Klimawandels auf die Murgangaktivität ¶

In einer kürzlich veröffentlichten Studie (Hirschberg et al., 2021) verwendeten wir das Sedimentkaskadenmodell SedCas (Bennett et al., 2014), um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Murgangaktivität im Illgraben zu untersuchen (Abb. 1). Durch die Kombination von SedCas mit Klimaprojektionen und dem AWE-GEN Wettergenerator (Fatichi et al., 2011) waren wir in der Lage, Änderungen der Temperatur und des Niederschlags zu quantifizieren und wie sich dies auf die Sedimentgenerierung und der Geschiebefracht auswirkt. Wir fanden heraus, dass die Erwärmung die Sedimentzufuhr durch Frostverwitterung von den Hängen verringert und damit auch die jährliche Geschiebefracht (-48%) und die Anzahl der Murgänge (-23%) bis zum Ende des Jahrhunderts (Abb. 3). Darüber hinaus liefert die Studie Einblicke in die Auswirkungen der Höhenlage auf die Sedimentproduktion sowie die wichtigsten Unsicherheitsquellen von Projektionen des Klimawandels auf Sedimentflüsse.