Aktuelles aus der Wissenschaft – Forschungsprojekt SEHAG – Die Folgen des Klimawandels in alpinen Geosystemen
„Ein neuer Hitzerekord – der nicht lange halten dürfte” – 06.09.2023.
„Frankreich und Italien warnen vor extremer Hitze” – 22.08.2023.
„Juli war heißester je gemessener Monat” – 08.08.2023.
„Meeresoberfläche so warm wie nie zuvor” – 04.08.2023.
Diese Schlagzeilen der Tagesschau sind keine Seltenheit. Täglich finden sich verschiedenste Meldungen über Klimaänderungen, Extremwetterereignisse oder Klimaschutzmaßnahmen in den Medien. Seit Beginn der Aufzeichnungen 1850 waren die letzten 8 Jahre weltweit die wärmsten Jahre seither. Doch der Klimawandel zeigt sich nicht nur in dem steigenden Mittel der globalen Lufttemperatur, sondern auch in der veränderten Klimavariabilität. Immer häufiger treten Extremwetterereignisse wie Stürme, Dürren, Überschwemmungen oder Hitzesommer auf. Doch nur die wenigsten Mitteleuropäer sind unmittelbar von den Extremwetterereignissen betroffen und können sich das Ausmaß der Folgen des Klimawandels wirklich vorstellen. Daher ist es umso wichtiger, die Forschung zum Klimawandel und deren Folgen voranzutreiben, um diese komplexen Prozesse besser zu verstehen.
Toni Himmelstoß, 28, promoviert an der KU Eichstätt-Ingolstadt im Projekt SEHAG – Sensitivity of high Alpine geosystems to climate change since 1850, und erklärt für Hochschul-Job.de, was die Ziele des Projektes sind, was genau untersucht wird, wie seine Arbeit aussieht und was ihm an diesem Projekt fasziniert.
Karriere in der Wissenschaft – Die Erforschung der Folgen des Klimawandels
Können Sie das Projekt, in dem Sie arbeiten, genauer vorstellen?
Toni Himmelstoß: „Grob gesagt machen wir Klimawandelfolgen-Forschung in den Alpen. Es ist ein, innerhalb der Naturwissenschaften, interdisziplinär angelegtes Forschungsprojekt. Hier an der Universität Eichstätt sind wir vor allem Geomorpholog*innen, wir arbeiten aber auch mit Meteorolog*innen beziehungsweise Klimawissenschaftler*innen der Uni Bremen, Hydrolog*innen der TU München und Geoinformatiker*innen der Uni Wien zusammen, außerdem haben wir noch Kolleg*innen aus Innsbruck beziehungsweise Bozen, die die Vegetation untersuchen. Es ist somit ein recht breit angelegtes Projekt. Wir untersuchen dabei, wie sich der Klimawandel auf verschiedene Prozesse in den Alpen auswirkt. Mit Klimawandel meinen wir den menschengemachten Klimawandel seit 1850. Dabei wollen wir nicht nur die Vergangenheit untersuchen, sondern auch ein Stück weit in die Zukunft schauen und Prognosen abgeben, wie sich eine weitere Erderwärmung auswirken würde, zunächst bis 2050.”
Warum genau ist es wichtig, dies zu erforschen?
Toni Himmelstoß: „Der Klimawandel ist auf absehbare Zeit eines der größten Menschheitsprobleme und in den Alpen zeigt sich vieles schneller und auch deutlicher als beispielsweise in den deutschen Mittelgebirgen. Das hängt zum einen mit den natürlichen Eigenschaften des Alpenraumes selbst zusammen. Wir haben dort sehr sensitive Geosysteme, bei denen sich der Einfluss des Klimawandels auf natürliche Prozesse deutlicher abzeichnet. Zum anderen haben wir eine geringere Überprägung durch den Menschen selbst. Im übrigen Teil Deutschlands haben wir eine sehr dichte Besiedlung und starke Landnutzung, da ist es schwierig ein Klimawandelsignal von anthropogenen Einflüssen zu unterscheiden – deswegen forschen wir im Alpenraum.”
Die Alpen sind in geologischen Maßstäben ein recht junges Gebirge. Vor rund 50 bis 30 Millionen Jahren führte die Verschiebung der zwei Kontinentalplatten Eurasiens und Afrikas zur Auffaltung des höchsten Gebirges Europas. Gerade für das Klima spielen die Alpen, als Hauptwasserscheide zwischen Nordsee, Mittelmeer und Schwarzem Meer sowie die Klimascheide zwischen Mittel- und Süd- wie auch zwischen West- und Südosteuropa eine entscheidende Rolle. Somit kann es durch die Höhe und Formation in den Alpen zu deutlich extremeren Temperatur- und Niederschlagsschwankungen führen.
„Mir macht die Arbeit sehr viel Spaß, auch wenn es einen traurigen Hintergrund hat” – Toni Himmelstoß
Was fasziniert/begeistert Sie an diesem Projekt?
Toni Himmelstoß: „Auf der einen Seite ist die Forschung in diesem Themengebiet sehr wichtig. Ich sehe einen großen Sinn darin, Klimawandelforschung zu betreiben, weil man im Umgang mit dem Klimawandel eine zweigleisige Strategie fahren sollte: Zum einen ist es wichtig die Erderwärmung möglichst stark auszubremsen, das wird aber nach aktuellem Stand nur bedingt funktionieren. Das Zweite ist die Anpassung an den Klimawandel, um das menschliche Leben in großen Teilen der Erde nachhaltig zu sichern. Deswegen ist es wichtig, sich frühzeitig auf bestimmte Veränderungen einzustellen und dazu muss man wissenschaftlich gestützte Annahmen treffen, wie diese Veränderungen aussehen werden. Dazu leisten wir einen Beitrag im Bereich der Grundlagenforschung, die sehr wichtig für das grundlegende Verständnis ist, auf das die stärker angewandte Forschung aufbauen kann. Die eher persönliche Motivation besteht natürlich auch darin, dass es ein sehr spannender Raum ist, in dem man arbeitet. Das heißt, es macht durchaus Spaß, auch wenn es einen traurigen Hintergrund hat.”
Wie sieht Ihre Arbeit in dem Projekt genau aus?
Toni Himmelstoß: „Das ist gewissermaßen zweigeteilt. Natürlich gibt es viel Büroarbeit, wo Daten ausgewertet und Modelle aufgesetzt werden und natürlich auch viele Publikationen von anderen Forschungsgruppen gelesen werden, die zu diesem Thema arbeiten. Vor allem in den Sommermonaten sind wir dann auch selbst mit Datenaufnahmen beschäftigt. Das Projekt ist unterteilt in verschiedene Arbeitsgruppen, die sich verschiedenen Themenbereichen widmen, aber auch eng zusammenarbeiten. Dabei bin ich selbst der Teilgruppe Konnektivität zugeordnet, wo viele Themen zusammenfließen. Hierbei geht es um die Frage, wie sich Veränderungen, beispielsweise in einem Teil eines alpinen Tals, auf andere Teile des Tals auswirken. Wir beobachten zum Beispiel in Bezug auf den Sedimenthaushalt sehr starke Veränderungen im direkten Gletschervorfeld – beispielsweise in Form von freigelegtem Moränenmaterial, dass durch starke Abflussereignisse mobilisiert werden kann. Dann wäre beispielsweise eine Frage der Konnektivität, ob durch den Gletscher produzierte Sedimente durch das Gerinnesystem in einen weiter unterhalb gelegenen Stausee transportiert oder bereits vorher abgelagert werden. ”
Der Gepatschferner im Wandel
Sie sind hauptsächlich im Untersuchungsgebiet Kaunertal unterwegs, richtig?
Toni Himmelstoß: „Im SEHAG-Projekt haben wir drei Untersuchungsgebiete: Zwei in Tirol, das Kaunertal und das Horlachtal und eins in Südtirol südlich des Alpenhauptkamms, das Martelltal. Die Untersuchungsgebiete möchten wir eigentlich gleichwertig behandeln, allerdings ist es so, dass historisch bedingt die Datengrundlage im Kaunertal außergewöhnlich gut ist. Es ist vermutlich eines der am besten erforschten alpinen Täler, deswegen liegt dort ein Fokus unserer Arbeit. Manche Prozesse, wie etwa Muren, lassen sich hingegen in den anderen Tälern besser untersuchen.”
Wie wurden diese Untersuchungsgebiete ausgewählt? Was genau wird dort untersucht?
Toni Himmelstoß: „Beim Auswahlprozess spielten verschiedene Faktoren eine Rolle: Zum einen hat unsere Arbeitsgruppe in diesen Tälern schon länger gearbeitet, sodass dort schon Forschungsergebnisse vorliegen, auf die man aufbauen kann. Teils sind es auch ganz praktische Überlegungen wie die Zugänglichkeit eines Gebietes oder wie die Kooperation mit den lokalen Stakeholdern abläuft. Dann spielen natürlich unsere speziellen Forschungsfragen eine sehr bedeutende Rolle. Es wurden Untersuchungsgebiete gewählt, die eine ähnliche Geologie aufweisen, sodass wir diesen Einflussfaktor ausklammern können – bei denen sich aber bestimmte andere Faktoren doch unterscheiden. Das heißt, wir haben jetzt zwei Untersuchungsgebiete nördlich des Alpenhauptkamms und eins südlich des Alpenhauptkamms, die sich hinsichtlich des lokalen Klimas unterscheiden. Diesen Einfluss versucht man herauszufinden und vergleicht deshalb mehrere Untersuchungsgebiete. Ein anderer Faktor wäre, dass alle drei Täler noch vergletschert sind, allerdings zu sehr unterschiedlichen Anteilen. Das Kaunertal ist noch am stärksten vergletschert, dort liegt auch der Gepatschferner, der sehr dominant und weitestgehend ungestört ist. Gleichzeitig ist er einer der am schnellsten abschmelzenden Gletschern im Alpenraum, was bedeutet, dass man dort deutliche Veränderungen wirklich von Jahr zu Jahr beobachten kann.“
Karriere in den Geowissenschaften – Alles andere als ein Bürojob
Mit welchen Methoden arbeiten Sie im Projekt und was wird damit untersucht?
Toni Himmelstoß: „Wir arbeiten viel mit Fernerkundungsdaten und daraus gewonnenen Höhenmodellen. Wir verfolgen dabei grundsätzlich einen morphologischen Ansatz, das heißt, es ist uns nicht immer möglich, die Prozesse, die wir untersuchen wollen, direkt zu beobachten, sondern wir leiten die Prozesse über Veränderungen zwischen den Höhenmodellen aus mehreren Jahren ab. Ein Höhenmodell ist ein dreidimensionales Abbild der Geländeoberfläche. Solche nehmen wir in regelmäßigen Abständen selbst auf, oder versuchen sie für die Vergangenheit zu rekonstruieren. Wenn man dann zwei Höhenmodelle von verschiedenen Zeitpunkten hat, kann man diese quasi übereinander legen und sie voneinander abziehen, sodass man die Veränderungen in der Höhe beziffern kann. Bei einer Hangrutschung kann man dann zum Beispiel sehr deutlich sehen wo der Hang abgerutscht ist und kann auch das Rutschungsvolumen bestimmen. Dabei haben wir ganz verschiedene Methoden, um an solche hochaufgelösten Höhenmodelle zu gelangen. Für aktuelle Aufnahmen können wir zum Beispiel einen Laserscanner an einen Hubschrauber anbringen und damit ein ganzes Tal befliegen oder mit einer Drohne Fotoaufnahmen machen, die man dann photogrammetrisch weiterverarbeitet.“
Photogrammetrie bezeichnet Messmethoden und Auswertungsverfahren, durch welche die Lage und Form anhand von Fotografien eines Objektes bestimmt werden können.
Toni Himmelstoß: „Was unser Projekt methodisch auszeichnet ist, dass wir auch relativ weit in die Vergangenheit kommen, so ungefähr bis zu den 1950er Jahren haben wir fast flächendeckend Höhenmodelle, die wir aus historischen Luftaufnahmen generieren. Ab den 50er Jahren wurden im Alpenraum in größeren zeitlichen Abständen Luftbildbefliegungen durchgeführt und diese Aufnahmen können wir jetzt quasi zweckentfremden und daraus ebenfalls mittels Structure-from-Motion-Photogrammetrie Höhenmodelle erstellen. Das bedeutet, wir wissen relativ gut, wie die Landschaft vor 70 Jahren aussah und können über lange Zeiträume Veränderungen verfolgen. Zusätzlich zu den Höhenmodellen, kann man auch orthorektifizierte, also entzerrte Fotos erstellen, die das gesamte Tal abdecken. So kann man dann die Spuren bestimmter Prozesse nachverfolgen und kartieren oder beispielsweise Veränderungen in der Vegetation, wie die Verschiebung der Waldgrenze nach oben beobachten.”
Was bedeutet die Verschiebung der Waldgrenze?
Toni Himmelstoß: „Durch die Erwärmung, die wir im Alpenraum schon sehr deutlich in den Messdaten sehen, ist es einigen Vegetationsarten möglich, sich in höheren Lagen anzusiedeln und dazu zählen eben auch bestimmte Baumarten – wenn auch meist als Nachzügler. Das sieht man wirklich sehr deutlich, wenn man Aufnahmen von vor 50 oder 70 Jahren mit heutigen vergleicht. Heutzutage haben wir schon Baumbewuchs in Höhenlagen, den es damals nicht mal ansatzweise gab – das ist neben der Gletscherschmelze wahrscheinlich eine der auffälligsten natürlichen Veränderungen im Alpenraum, die man beobachten kann.”
Alles eine Frage der Zeit?
Gibt es Möglichkeiten der Gletscherschmelze entgegenzuwirken?
Toni Himmelstoß: „Schwierig oder nur in sehr eingeschränkter Weise, wenn wir von lokalen Maßnahmen reden. Im Globalen sollte man natürlich versuchen, den Klimawandel zu stoppen oder zumindest abzubremsen, dann würde mit etwas Verzug auch das Abschmelzen der Gletscher nachlassen. Lokal gibt es kaum Möglichkeiten. In Skigebieten werden teils die Gletscher im Sommer abgedeckt, aber auf lange Sicht verzögert dass das Abschmelzen nur minimal, es wird die Gletscher sicherlich nicht retten. Diese Möglichkeit haben wir lokal nicht.”
Haben Sie eine Prognose, die Sie abgeben können, wann der Gletscher im Kaunertal komplett geschmolzen sein wird?
Toni Himmelstoß: „Das ist tatsächlich schwer zu sagen. Er schmilzt aktuell zwar sehr schnell ab, vor allem die Gletscherzunge, aber es ist nicht ausgemacht, dass er auf absehbare Zeit komplett abschmilzt. Es kann auch durchaus sein, dass manche der alpinen Gletscher sich irgendwann in einem neuen Gleichgewichtszustand einpendeln und dann eben deutlich kleiner sind, aber in den höchsten Lagen immer noch existieren. Es ist auch nicht so einfach, dass man die aktuellen Schmelzraten einfach linear in die Zukunft extrapolieren könnte, um eine Prognose abzugeben. Das hängt auch mit der lokalen Topografie, der Form des Gletschers, der Schuttbedeckung durch Felsmaterial und weiterem zusammen. Außerdem ist eben auch der menschliche Einfluss innerhalb dieser Zeiträume zu groß, als dass man gesicherte Prognosen abgeben könnte. Entscheidend werden die globalen Treibhausgasemissionen oder -reduktionen in den kommenden Jahrzehnten sein”
Schlimmer geht immer?! Besser Hochwasser als kein Wasser?
Denken Sie, die Öffentlichkeit sollte stärker auf die Auswirkungen des Klimawandels aufmerksam gemacht werden und auch explizit auf die Forschung, die Sie gerade betreiben?
Toni Himmelstoß: „Ja! Ich denke, dass man gerade in Deutschland zwar oft mit dem Thema Klimawandel konfrontiert wird, sich aber dennoch viele nicht ausreichend darüber im Klaren darüber sind, welche Auswirkungen dieser tatsächlich auf das Leben hier in Mitteleuropa hat und vermutlich haben wird. An dieser Stelle ist noch viel Wissenschaftskommunikation nötig. Ein Problembewusstsein ist zwar weit verbreitet, aber die negativen Auswirkungen werden deutlich gravierender sein, als viele sich das aktuell vorstellen. Sie werden auch in Zeiträumen zutage treten, die deutlich näher liegen, als man das gemeinhin annimmt. Das Problem ist teils jetzt schon da und nicht erst in 30/40 Jahren.”
Können Sie beispielhaft ein Szenario beschreiben?
Toni Himmelstoß: „Im alpinen Raum spielt, neben dem Abschmelzen der Gletscher, was vor allem für den Wasserhaushalt eine große Bedeutung hat, auch das Abtauen des Permafrostes eine große Rolle. Der Permafrost trägt zur Stabilität von Gesteinsformationen und Hängen bei. Wenn dieser austaut, steigt die Wahrscheinlichkeit für Fels- und Bergstürze. Des Weiteren ist grundsätzlich anzunehmen, dass auch im Alpenraum neben der Temperatur auch der Niederschlag zunimmt. Wenn sich die Temperatur erhöht, kann die Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen, wodurch die Niederschlagsmengen und -intensitäten zunehmen. In den Alpen treten mehrere Naturgefahren auf, die direkt mit der Niederschlagsintensität zusammenhängen. Dieses Jahr gab es beispielsweise im Ötztal ein großes Hochwasserereignis, bei dem einige Dörfer nicht mehr per Straße erreichbar waren.”
„Auch im letzten Jahr hatten wir in zwei unserer Untersuchungsgebiete Extremereignisse, beispielsweise im Horlachtal mit einer Vielzahl an Murgängen. Das sind dann natürlich Ereignisse, von denen auch der Mensch, der sich im Alpenraum aufhält, direkt betroffen ist. Langfristig spielt in den Alpen und auch in anderen Hochgebirgen weltweit der Wasserhaushalt eine große Rolle. Die Alpen werden gerne als Wasserschloss Europas bezeichnet, weil dort relativ viel Niederschlag zwischengespeichert wird. Aktuell ist der Abfluss aus den Alpen, beispielsweise in den Rhein, noch relativ hoch, weil zusätzlich zum Regen noch die Schneeschmelze und die Gletscherschmelze hinzukommen. Wenn der trockene Niederschlag in Form von Schnee und vor allem auch die Gletscherschmelze deutlich abnimmt, dann haben wir auch in vielen angrenzenden Regionen eine deutlich geringere Wasserverfügbarkeit.”
An den Folgen des Klimawandels sind viele Menschen direkt betroffen. Jene, die von schweren Überflutungen getroffen wurden, haben ihre Existenzen oder schlimmer noch Familien verloren, aber auch Jene, welche bereits seit längerer Zeit durch den Trinkwassermangel in den südlicheren Gebieten der Erde um ihr Überleben kämpfen. Auf der anderen Seite Jene, die scheinbar bisher nicht mit den negativen Folgen des Klimawandels in Berührung gekommen sind. Gletscherschmelze, steigende Temperaturen oder das Aussterben von zahlreichen Tierarten scheint für zu viele Menschen nicht Grund genug zu sein, drastisch in unsere Gesellschaft einzugreifen. Klimafolgen so unvorhersehbar, drastisch und nah, dass keine sicheren Prognosen für die Zukunft gestellt werden können, zeugen davon, dass die globale Gesellschaft darin versagt, Klimaziele zu setzen, einzuhalten und durchzusetzen. Somit steht außer Frage, ob ein Umdenken in den Prioritäten der gesellschaftlichen Probleme erfolgt, fraglich ist jedoch wann…
Das Interview führte Redakteurin Laura Marie Hattenhauer am 08.09.2023.