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Maria Vorkauf, Universität Basel
Oberhalb der natürlichen Baumgrenze schreitet der Klimawandel besonders schnell voran. Wie schnell zeigen die Ergebnisse meiner Forschungsarbeit: Zwischen den Jahren 1985 und 2019 rückte das Datum der Schneeschmelze mit 2.8 Tagen pro Jahrzehnt vor und mit ungebremsten Treibhausgasemissionen wird sich dieser Prozess beschleunigen. Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird die Vegetationsperiode für alpine Pflanzen rund einen Monat früher beginnen.
Welche ökonomischen Folgen hat der Klimawandel?
Aufgrund der Klimaszenarien für die Schweiz habe ich für das Skigebiet «Andermatt+Sedrun+Disentis» analysiert, wie sich die Verfügbarkeit von Schnee während des 21. Jahrhunderts verändern wird. Ein besonderer Fokus lag auf der Menge an Wasser, die das Skigebiet in Zukunft aufwenden muss, um rentabel zu bleiben.
Erhöhte Temperaturen bedrohen die Grundlage jedes Skigebiets – den Schnee. Bereits heute wird vielerorts künstlicher Schnee produziert, um eine rentable Skisaison zu ermöglichen. Erhöhte Temperaturen steigern den Wasserverbrauch beträchtlich oder verunmöglichen die Produktion von Schnee. In Zusammenarbeit mit dem Skigebiet «Andermatt+Sedrun+Disentis» habe ich die Verfügbarkeit von Schnee während des 21. Jahrhunderts vorhergesagt. Das verwendete Modell SkiSim 2.0 (entwickelt an der Universität Innsbruck) berücksichtigt die Produktion von Kunstschnee und ich konnte auch den zukünftigen Wasserverbrauch des Skigebiets bis zum Ende des 21. Jahrhunderts abschätzen.
Es zeigte sich, dass das Skigebiet «Andermatt+Sedrun+Disentis» relativ gut gegen die erwarteten klimatischen Veränderungen gewappnet ist. Selbst gegen Ende des 21. Jahrhunderts werden die modernen Anlagen für Kunstschnee Skifahren in diesem Gebiet ermöglichen. Einzig über die Weihnachtsferien werden Teile des Gebiets geschlossen bleiben.
Ohne eine Reduktion unserer Treibhausgasemissionen wird allerdings der Wasserkonsum für Kunstschnee im gesamten Skiresort bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um rund 80% steigen. In den tieferen Lagen unterhalb von 1800 bis 2000 m ü.M. wird sich der Wasserverbrauch sogar verdreifachen. Die heutigen Wasserressourcen werden nicht ausreichen und zu Ende des 21. Jahrhunderts wird ein weiterer Stausee benötigt. Es ist deshalb wichtig, einen Wasserbewirtschaftungsplan auszuarbeiten, der die zukünftigen Ansprüche aller Interessenvertreter berücksichtigt.
Welche ökologischen Folgen hat der Klimawandel?
Konkret habe ich untersucht, wie sich eine Verschiebung im Datum der Schneeschmelze in Kombination mit wiederkehrender Sommerdürre auf alpine Rasen auswirkt. Ich habe den häufigsten Rasentyp des ganzen Alpenbogens ausgewählt und experimentell untersucht.
Mit Schneehöhen-Daten, die während der letzten 62 Jahre zwischen 1000 und 2500 m ü.M. gemessen wurden, habe ich ein Modell entwickelt, das basierend auf den neuesten Klimaszenarien der Schweiz zukünftige Schneeschmelzdaten prognostiziert. In meinem grossen Feldexperiment in der Nähe des Furkapasses auf 2500 m ü.M. habe ich mit Helfern Ende Winter /Frühling die Schneehöhe manipuliert. Wir haben die Schneehöhe auf einen halben Meter reduziert oder sie auf über zwei Meter erhöht, so gelang es uns, die Schneeschmelze zeitlich vorzuziehen oder zu verzögern. So beeinflussten wir den Start der Vegetationsperiode. Direkt nach der Schneeschmelze stellten wir sogenannte Trockendächer auf, die den Niederschlag abhielten und dadurch eine Sommerdürre bewirkten. Im Rahmen dieses Experiments lebte ich während drei Jahren jeweils die Sommermonate in der Forschungsstation ALPFOR auf dem Furkapass und untersuchte die Auswirkungen der zukünftigen klimatischen Bedingungen auf diesen alpinen Rasen.
Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird die Vegetationsperiode für alpine Pflanzen rund einen Monat früher beginnen. Während die Tageslänge, die sogenannte Photoperiode, die Entwicklung von Blüten in einigen Arten verzögert, wird insbesondere die dominante Seggenart Carex curvula von der früheren Schneeschmelze profitieren. Allerdings erhöht sich dabei auch das Risiko für Frostschäden.
Meine Resultate zeigen, dass eine längere Vegetationsperiode nicht zu einer gesteigerten Biomasseproduktion führen wird. In Jahren mit langanhaltenden Sommerdürren ist mit bis zu 16% reduzierter Biomasse zu rechnen. Als Reaktion auf kürzere Sommerdürren, die nicht die ganze Vegetationsperiode anhalten (z. Bsp. Dürre von 5 Wochen), wird die Wurzelproduktion angeregt.
Nährstoffe in alpinen Ökosystemen werden sehr effizient rezykliert und weitere Nährstoffe kommen aus dem Abbau von abgestorbenem Pflanzenmaterial. Im Winter hält der isolierende Schnee den Boden auf konstant 0 °C und ein Grossteil dieses Materials wird bereits während der 8-9Wintermonate abgebaut. Sommerdürren haben deshalb kaum einen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen. Alpine Rasen sind insgesamt relativ robust gegen klimatische Veränderungen.
Welche Ergebnisse sind für die Politik und Gesellschaft wichtig?
Die Resultate meiner Modelle zeigen, wo der Wasserverbrauch am stärksten ansteigen wird. Die Leitung des Skigebiets kann aufgrund der Resultate ungefähr abschätzen, ob die momentane Wasserverfügbarkeit auch für die Zukunft ausreichen wird. Die Resultate können ausserdem als Grundlage für Wasserwirtschaftspläne dienen, die den Wasserzugang aller Stakeholder regulieren. Meine Resultate zeigen den zukünftigen Wasserverbrauch für drei verschiedene Emissions-Szenarien. Wenn sich die Interessensvertreter und die Politik frühzeitig auf einen Nutzungsplan einigen, können allfällige Nutzungskonflikte um Wasserressourcen vermieden werden.
Zur Person
Maria Vorkauf ist Stipendiatin im Mercator-PSC Rogramm: Bridging plant science and society. Sie hat im Winter 2020 ihr Doktorat in der Gruppe «Physiological Plant Ecology» am Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel abgeschlossen. Während ihres Doktorats hat sie an der Universität Basel und in der alpinen Forschungsstation ALPFOR auf dem Furkapass geforscht. Ausserdem gab es Kollaborationen mit dem Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF) in Davos, mit der Uni Innsbruck, und mit dem Skigebiet «Andermatt+Sedrun+Disentis». Im Rahmen des PSC-Mercator-Fellowhips war neben der Zusammenarbeit mit Forschenden aus unterschiedlichen Disziplinen auch die Einbindung von Interessensgruppen und der Transfer von Wissenschaft in die Gesellschaft eine Zielsetzung.