Der wichtigste Lawinenschutz der Schweiz
Verheerende Lawinenwinter haben 1950/51 und 1998/99 den
Alpenraum getroffen. Welche Bedeutung Wäldern beim Schutz gegen solche Naturgefahren
zukommt, erforschen Wissenschaftler seit 50 Jahren am Stillberg bei Davos.
Quelle: WSL
Lawinen sind bedeutende Naturgefahren. Solch eine Staublawine kann eine zerstörerische Luftdruckwelle erzeugen und Menschen, Siedlungen oder Verkehrsverbindungen bedrohen.
Peter Bebi weiss seit seiner Kindheit, wie wichtig
Schutzwälder sind. Der Umweltnaturwissenschaftler ist auf einem Bauernhof in
Graubünden aufgewachsen. «Ohne den schützenden Wald wäre ein Leben dort
nicht möglich gewesen», sagt er. Der Wald ist nicht nur Holzlieferant und
Erholungsgebiet, sondern auch ein wichtiges Instrument im Naturgefahrenschutz.
Seit über 20 Jahren erforscht der Leiter der Gruppe Gebirgsökosysteme und
Leiter des Forschungszentrums CERC am WSL-Institut für Schnee und
Lawinenforschung (SLF) die Funktion von Schutzwäldern. Die Forscherinnen und Forscher konnten
dabei vier Eigenschaften des Waldes identifizieren, die eine Lawinenbildung
erschweren, beziehungsweise verhindern:
- Interzeptionswirkung: Der Schnee wird von den Baumkronen und Ästen abgefangen. Zum Teil sublimiert er, sodass die Schneedecke im Wald weniger mächtig wird als im Freiland. Und zum Teil fällt Schnee klumpenweise auf den Boden. Das verhindert die Bildung instabiler Schneeschichten, die ausserhalb des Waldes zu Schneebrettern und Lawinen führen können. Dichte Wälder schützen dabei besser vor Lawinen als gelichtete oder offene Wälder.
- Mechanische Stabilität: Stehende Bäume, aber auch die Wurzelteller umgestürzter Bäume oder liegende Bäume wirken abstützend und halten den Schnee mechanisch zurück. Die Schneedecke gleitet dadurch weniger ab.
- Geringere Abstrahlung: In der Nacht wird weniger Kälte abgestrahlt, was die gefährliche Oberflächenreife verhindert. Wenn Schnee auf diese Eiskristalle fällt, ergibt sich eine instabile Schicht, die abgleiten kann.
- Weniger Windspitzen: Die Bäume fungieren als «Windfänger». Die Ansammlung grösserer Schneemengen, die ins Rutschen geraten könnten, kommt im Wald kaum vor.
Quelle: WSL
Die Äste der Bäume fangen den Schnee ab. Er fällt teilweise als Klumpen auf den Boden, was die Bildung instabiler Schneeschichten verhindert
In der ganzen Schweiz gelten knapp die Hälfte der Wälder als Schutzwälder, in Graubünden sind es sogar zwei Drittel. Wälder wirken als grossflächiger Schutz, solange Lawinen sich in sogenannten Anrissgebieten direkt an der Waldgrenze lösen. Löst sich eine Lawine aber mehr als 150 bis 200 Meter über der Waldgrenze, zerstört sie mit ihrer hohen Energie und Geschwindigkeit den darunterliegenden Wald.
Verbauungen und Wald wirken zusammen
Stützverbauungen an besonders exponierten Stellen sind ein Mittel, um solche Abgänge zu verhindern. Punktuelle Verbauungen können aber auch in Lawinenanrissgebieten junge Bäume so schützen, dass sie wachsen können. «Es lohnt sich ökologisch wie ökonomisch, Wald und technische Verbauungen möglichst gut zu kombinieren», betont Peter Bebi.
Quelle: WSL
Schneeprofil im und ausserhalb des Waldes. Gut zu sehen ist, dass sich ausserhalb des Waldes instabile Schneeschichten bilden können.
Das ist eine Erkenntnis von vielen, welche das Langzeitexperiment am Stillberg gebracht hat. 1975 wurden dort 92 000 Bäume auf 5 Hektaren unterhalb bis oberhalb der Waldgrenze im Dischmatal gepflanzt. «Die Hauptfrage war zu Beginn: Wie kann man den Schutzwald an der Waldgrenze und darüber in typischen Lawinenanrissgebieten wieder hochbringen. Das ging auf verschiedene Lawinenwinter zurück. 1951 und 1999 waren sehr schlimm», erklärt Bebi. Ein Grund dafür war die Zurückdrängung des Waldes als Folge einer intensiven Bewirtschaftung.
Wichtige Ergebnisse
Vor der eigentlichen Pflanzung am Stillberg wurden etliche Vorversuche mit verschiedensten Baumarten und Techniken unternommen. Arven, Bergföhren und Lärchen erwiesen sich als vielversprechend für ein Monitoring. Die Wissenschaftler untersuchten, welche Bäume überlebten. Welche Probleme hatten sie? Ab welchem Baumwachstum hörten die Lawinenabgänge auf? Mit Schneepegeln dokumentierten sie kontinuierlich die Schneehöhen. Jahresring-Analysen gaben Auskunft über die Entwicklung der Bäume. Hinweise zu Verletzungen, Frostschäden und Pilzbefall wurden gesammelt.
Quelle: WSL
1975 folgte die Pflanzung von 92 000 jungen Bäumen (Arven, Bergföhren, Lärchen) am Stillberg im Dischmatal bei Davos. Gut zu sehen ist der in einem Teil der Aufforstung temporäre Lawinenverbau aus Holz, der heute kaum noch erkennbar ist.
Quelle: WSL
Die Aufforstung am Stillberg im Jahr 2024. Die Struktur der Pflanzung oberhalb der Waldgrenze ist sehr gut zu erkennen.
Quelle: SLF
Regelmässig vermessen Forscherinnen und Forscher die Bäume am Stillberg. Im Fokus steht seit einigen Jahren, wie sich der alpine Wald durch den Klimawandel verändert.
Quelle: WSL
Peter Bebi ist der Leiter der Gruppe Gebirgsökosysteme und Leiter des Forschungszentrums CERC am WSL-Institut für Schnee und Lawinenforschung (SLF).
Die Feldforschungen und Beobachtungen, die heutzutage durch Fernerkundungen ergänzt werden, führten zu einem neuen und besseren Verständnis des Schutzwaldmanagements.
Ab welcher Höhe schützt ein Wald? Diese Frage konnten Peter Bebi und sein Team erstmals mit Daten aus den Langzeitversuchen belegen. Dafür wurden Schnee- und Lawinendaten erfasst. «Wir stellten fest, dass die Bäume doppelt so hoch sein müssen wie die Schneedecke. Das hatte man bereits aus der Praxis abgeleitet, aber wir konnten es erstmals quantifizieren und für verschiedene Baumarten differenzieren.»
Lokale Verbauungen helfen
Ein weiteres Resultat der Langzeitbeobachtung war, dass eine Lawinenschutzfunktion des Waldes mit und ohne Verbauungen möglich ist. Aber an einzelnen sehr exponierten Gebieten konnte sich kein 100-prozentiger Schutz ohne Verbauungen etablieren. Bäume kamen hier nicht ins Wachstum beziehungsweise starben ab.
Quelle: Peter Bebi
Der Borkenkäfer kann im Schutzwald enormen Schaden ausüben: Vom Befall gezeichneter Wald bei Davos.
«Dieses Praxisprojekt zeigte, dass lokale Verbauungen sinnvoll sein können. Stellen, an denen es viele Schneebewegungen gibt, oder wo die Bäume mit anderen Pflanzen konkurrieren, profitieren davon», erklärt der Umweltnaturwissenschaftler. Solche Verbauungen müssen dabei nicht immer gross ausfallen. Manchmal genügen ausgelegte Holzrechen, die im Laufe der Zeit zerfallen.
Am Stillberg liess sich auch nachweisen, dass Bäume oberhalb der Waldgrenze erfolgreich angepflanzt werden können. Aber der Standort spielt dabei eine entscheidende Rolle. Flächendeckend Bäume zu pflanzen, erwies sich als nicht zielführend. Zu bevorzugen sind günstige Standorte, an denen die Schneeschmelze früher einsetzt und damit die Ausaperung.
Neue Fragestellungen
Auch die Wahl der Baumart und die Art und Weise, wie man sie anpflanzt, sind von Bedeutung, ergänzt Peter Bebi. Bäume stärkten sich ihm zufolge gegenseitig, wenn man sie in Gruppen anpflanzt. In Bezug auf Schädlinge wie Schneepilze erwiesen sich besonders Arven und Bergföhren als anfällig. Lärchen dagegen blieben unbehelligt. «Am besten ist deshalb eine Mischung verschiedener Baumarten und auch eine kontinuierliche Waldverjüngung», betont Bebi. Besonders gut eignen sich auch immergrüne Nadelbäume für einen Schutzwald. Ihre Kronen halten mehr Schnee zurück. Die Schneedecke wird dadurch niedriger; Schwachschichten bilden sich kaum.
Quelle: Ueli Wasem, WSL
Vom Wind zerstörter Schutzwald oberhalb Curaglia GR: eine Aufnahme aus dem Jahr 1990.
Viele Forschungsfragen sind mittlerweile geklärt. Aber die Experimente gehen weiter – mit neuen Forschungsfeldern. «Das systematische Anpflanzungsmuster am Stillberg ist sehr wertvoll, um Experimente zu machen. Neben dem Langzeitmonitoring von Waldgrenzenbäumen untersuchen wir, wie sich zusätzliche Nährstoffe auf die Bäume auswirken, oder wie sich der Klimawandel im Winter bemerkbar macht», berichtet Bebi. Ein Experiment dreht sich um die Auswirkungen des CO2 in der Atmosphäre. Einige Bäume wurden dafür CO2-begast. Die Wissenschaftler konnten damit zeigen, dass nicht nur Kälte ein limitierender Faktor für das Wachstum ist. Lärchen zum Beispiel profitierten von einer CO2-Konzentration, wie sie Ende des Jahrhunderts in der Atmosphäre der Fall sein wird; Föhren dagegen nicht. «Das bedeutet, Baumarten reagieren spezifisch auf sich verändernde Umweltbedingungen», schliesst Bebi daraus.
Klimawandel unter der Lupe
Klar ist: Der Klimawandel lässt die Waldgrenze ansteigen und führt zu einer Verdichtung der Wälder. Die Schutzfunktion des Waldes nimmt dadurch zu. Andererseits begünstigt der Klimawandel die Verbreitung von Schädlingen wie etwa des Borkenkäfers in höheren Lagen. Zunehmende Hitzeperioden führen zu trockenen Böden und einer erhöhten Waldbrandgefahr; Extremwetterlagen fördern Windwürfe. «Diese neuen Umweltbedingungen erfordern Anpassungsstrategien. Wir entwickeln gemeinsam mit Akteuren aus Praxis und Verwaltung Handlungsempfehlungen dafür», sagt Peter Bebi, und ergänzt: «Mich fasziniert, wie sich der Wald im Laufe der Zeit verändert, aber auch, wie Menschen seine Entwicklung beeinflussen können. Man muss da sehr langfristig denken.»
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Quelle: SLF
Ein Experiment am Stillberg soll den Zusammenhang zwischen dem CO2-Anstieg in der Atmosphäre und der Erwärmung auf lokaler Ebene aufzeigen.
