Zehn Jahre Daten vom eisigen Felshang

13. August 2019, 14:20 Uhr
Jan Beutel von der ETH Zürich bei Unterhaltsarbeiten am Sensornetzwerk.
© Permasense/ETH Zürich
Die Temperatur im Permafrost der Alpen steigt mit dem Klimawandel. Mit Eis verkitteter Fels gerät in Bewegung. Am Hörnligrat des Matterhorns erfassen Forschende seit zehn Jahren ununterbrochen Daten und können damit das Risiko von Felsstürzen besser vorhersagen.

Der extrem heisse Sommer im Jahr 2003 hatte erschütternde Folgen: Am Hörnligrat am Matterhorn stürzten rund 1500 Kubikmeter Fels ab. Die Wärme hatte das Eis in Poren und Ritzen des Felsens geschmolzen, und ohne diesen Klebstoff hatte das Material keinen Halt mehr.

Der Felssturz lieferten den Anstoss für das Projekt Permasense, das seither einen einzigartigen, hochaufgelösten Datensatz geliefert hat: zehn Jahre kontinuierlicher Messungen am Hörnligrat. 17 verschiedenen Sensortypen an 29 verschiedenen Stellen liefern ein umfassendes Bild der Entwicklung im Fels, wie die ETH Zürich am Dienstag mitteilte. Bilanz über die Langzeitmessungen ziehen die Forschenden nun im Fachblatt «Earth System Science Data».

Dank drahtloser Sensorik können die Projektbeteiligten der ETH, der Universitäten Zürich und Basel sowie weiterer Institutionen die Daten in Echtzeit überwachen, hiess es weiter. Per Funk gelangen die Daten zunächst zum Kleinen Matterhorn, dann übers Internet ans Rechenzentrum der ETH.

Zu den Daten gehören beispielsweise Abstandsmessungen in Felsspalten, die Temperatur an der Oberfläche und in verschiedenen Tiefen im Fels, sowie die Neigung und Position der verschiedenen Sensor-bestückten Stellen am Grat. Jüngere Mitglieder des Sensornetzwerks sind Seismik- und Akustik-Messgeräte.

«Vor allem die Seismik hat es uns in den letzten drei Jahren der Messkampagne erlaubt, das zu messen, was wir von Anfang an wollten: Steinschlag und Felsstürze», liess sich Jan Beutel von der ETH Zürich in der Mitteilung zitieren. «Wir konnten damit in den Signalen vom Berg Muster erkennen, die solche Ereignisse quantitativ erfassbar machen.»

Die seismischen Sensoren machten beispielsweise feine Rissbildung im Felsen erkennbar. Allerdings hat dieser Sensortyp auch seine Nachteile: Er braucht Kabel, tiefe Bohrlöcher, und zeichnet auch Erschütterungen auf, die nicht von Bewegungen im Fels stammen, beispielsweise Schritte von Bergwanderern. Die Daten müssen daher erst von solchen Störsignalen bereinigt werden - mithilfe lernender Algorithmen, wie die ETH schrieb.

So bereinigt wird beispielsweise sichtbar, dass der Fels je nach Jahreszeit und Gefrierungsgrad in unterschiedlichen Resonanzen schwingt. Verändern sich die Schwingungsmuster abrupt, kann dies auf ein erhöhtes Risiko für Felsstürze hindeuten.

«Wir können also mit seismischen und akustischen Messungen, gekoppelt mit Messungen von Spaltenweiten und Fotografien der Untersuchungsstelle, ziemlich genau abbilden, wie sich der Permafrost verändert und Voraussagen machen, wo sich etwas anbahnen könnte», so Beutel.

Die Langzeitmessungen am Hörnligrat sollen weiterlaufen. Das aus der Messkampagne gewonnene Wissen könnte aber auch andernorts helfen, Naturkatastrophen wie Felsstürze besser vorherzusagen.

Beispielsweise am Piz Cengalo, wo 2017 der Bergsturz von Bondo mehrere Menschen in den Tod riss und Teile des Dorfes Bondo zerstörte. Da Fachleute dort mit weiteren Felsstürzen rechnen, wird der Berg mit Radar überwacht. Ein Sensornetz wie am Matterhorn fehlt bisher, wäre laut Beutel aber vorstellbar.

https://doi.org/10.5194/essd-11-1203-2019

Quelle: SDA
veröffentlicht: 13. August 2019 09:23
aktualisiert: 13. August 2019 14:20