Beobachten – Verstehen – Prognostizieren

VAO-II: Ausbau und Internationalisierung des Virtuellen Alpenobservatoriums

Umweltforschungsstation Schneefernerhaus

Schwerpunktthema II

Alpine Umwelt: Gefahren und Risiken

Der Alpenraum stellt sowohl für Bewohner als auch für Touristen einen Lebensraum und ein Erholungsgebiet dar. Doch starke Veränderungen der Umweltbedingungen aufgrund des Klimawandels wirken sich im alpinen Raum stärker aus als im Flachland. Die Abnahme der Permafrostgebiete mit weitreichenden Auswirkungen auf den Wasserhaushalt und die Stabilität des Gebirges sowie die Zunahme von Extremwetterereignissen beeinträchtigen die Lebensqualität der dort lebenden Menschen, vor allem deren Gesundheit oder sogar deren Leben. So können Änderungen klimatischer Größen wie Temperatur, Feuchte, Luftdruck und Strahlung bestehende Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen verschlechtern. Auch Änderungen in der Vegetation können letztendlich zu mehr gesundheitlichen Problemen führen. Frühere und längere Blühzeiten mit allergenem Pollen in der Luft, aber auch die Ausbreitung eingeschleppter Pflanzenarten wie die Beifuß-Ambrosia können die Entwicklung von Allergien begünstigen.

Ziel dieses Schwerpunktthemas ist, die Auswirkungen des Klimawandels im hochalpinen Raum auf Bio- und Geosphäre zu erfassen sowie deren Folgen für die Gesundheit des Menschen darzustellen. Darüber hinaus wollen die Wissenschaftler den Einfluss einer plötzlich eintretenden solaren Eruption auf die kosmische Strahlung im alpinen Raum bewerten. Solare Eruptionen können beispielsweise die Magneto- und Ionosphäre stören und dadurch die globale elektronische Kommunikation beeinträchtigen.

Teilprojekte:

TPII/01: Klimawandel und Saisonalität – Änderungen in jahreszeitlich bedingten Zyklen und Extremen in Atmosphäre und Biosphären an Alpenobservatorien (UFS Schneefernerhaus/Zugspitzgebiet sowie Sonnblick)

TPII/02: Einfluss von Umweltparametern und solaren Eruptionen auf die kosmische Strahlung im alpinen Raum

TPII/03: Auswirkungen des Klimawandels im Alpenraum auf Kranke und Touristen

 

TPII/01: Klimawandel und Saisonalität – Änderungen in jahreszeitlich bedingten Zyklen und Extremen in Atmosphäre und Biosphären an Alpenobservatorien (UFS Schneefernerhaus/Zugspitzgebiet sowie Sonnblick)

Ziel dieses Teilprojektes ist, die Auswirkungen des Klimawandels auf pflanzliche Lebensrhythmen zu untersuchen. Ausgehend von den beiden Observatorien Schneefernerhaus (D) und Sonnblick (A) soll in enger Kooperation zwischen den Wissenschaftlern der Technischen Universität München (TUM), der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) und der Europäischen Akademie Bozen EURAC der Frage nachgegangen werden, wie sich die Saisonalität der Pflanzengemeinschaft im Alpenraum in atmosphärischen Messwerten und Satelliten-Fernerkundungsprodukten widerspiegelt.

Atmosphärische CO2-Konzentration

Atmosphärische CO2-Konzentration und Vegetation liefern einen Beitrag zum Kohlenstoffhaushalt in der Atmosphäre über Mitteleuropa. Mithilfe von verschiedenen Analysemethoden wie Quell-Rezeptor-Beziehungen, Re-Analysen und Fernerkundungsdaten wollen die Wissenschaftler die saisonalen und kurzfristigen Schwankungen in den CO2-Messreihen der beiden Observatorien Schneefernerhaus und Sonnblick erklären. Diese Amplituden hängen im Wesentlichen mit der saisonalen Aktivität der Vegetation und dem Luftmassentransport zusammen.

Vegetationsperiode

Die Länge der Vegetationsperiode ist eine Schlüsselgröße für Ökosysteme und den Austausch zwischen Atmosphäre und Biosphäre. Ihre Veränderung kann durch biotische (bspw. saisonale Erscheinung von Pflanzen) und abiotische Indikatoren (bspw. Länge der frostfreien Perioden) erfasst werden. Zusätzlich helfen Webkameras und Fernerkundungsprodukte Variationen in der Vegetationsperiode im Zuge des Klimawandels zu bestimmen. Ziel ist es, ein kostengünstiges Mittel zu erlangen, um eine kontinuierliche und objektive Überwachung der Vegetation dokumentieren und analysieren zu können. Besonders die Analyse von Extremwerten in den Messdaten und ihre Wirkung auf die Vegetation ist dabei interessant. Alle Daten werden der wissenschaftlichen Gemeinschaft über das „Alpen-Datenanalysezentrum / Alpine Environmental Data Analysis Centre" (AlpEnDAC) zur Verfügung gestellt.

TPII/02: Umweltradioaktivität und kosmische Strahlung im Alpenraum: Einfluss von Umweltparametern und solaren Eruptionen auf die kosmische Strahlung im alpinen Raum

Heftige Gaseruptionen auf der Sonne können zu erheblichen Auswirkungen auf die Umwelt führen. Während solcher Ereignisse sendet die Sonne geladene Teilchen wie zum Beispiel Protonen aus. Diese Teilchen erzeugen, wenn sie auf die Erde treffen, in der Atmosphäre durch Wechselwirkung mit den dort vorhandenen Elementen (z.B. Stickstoff oder Sauerstoff) eine Vielzahl weiterer „sekundärer“ Teilchen wie zum Beispiel Neutronen. Dadurch kann es insbesondere in alpinen Höhenlagen zu einem deutlichen Anstieg der Strahlendosis kommen. Da solare Eruptionen nicht vorhersagbar sind, kann eine Bewertung der zusätzlichen Strahlendosis nur nach einem derartigen Ereignis durchgeführt werden. Ziel dieses Teilprojekts ist, die Dosis und Energieverteilung sekundärer Neutronen nach einer solaren Eruption im alpinen Raum zu messen und ihre Abhängigkeit von Umweltfaktoren zu bestimmen.

Nachweis sekundärer Neutronen der kosmischen Strahlung

Das Helmholtz Zentrum München betreibt dazu sowohl auf der UFS als auch auf der Koldewey Station des Alfred Wegener Instituts auf Spitzbergen ein Bonner Vielkugelspektrometer.

Abb 1: Bonner Vielkugelspektometer auf der UFS

Mit einem derartigen Gerät ist es möglich, die Energie von Neutronen in einem weiten Energiebereich zu messen. Auf der UFS und auf der Koldewey Station wird es eingesetzt, um die oben erwähnten sekundären Neutronen, die in der Atmosphäre durch die kosmische Strahlung erzeugt werden, kontinuierlich zu überwachen und Schwankungen in ihrer Intensität und Energie zu messen. Da die beiden Spektrometer bereits seit mehreren Jahren betrieben werden, konnte nachgewiesen werden, dass Umweltparameter wie Bodenfeuchtigkeit, Niederschläge und Schneedecke, welche sich im Zuge des Klimawandels verändern können, einen Einfluss auf das Energiespektrum haben. So kommt es beispielsweise bei heftigen Schneefällen zu einer Verringerung der Neutronenzahl. Beim Abtauen von Schneemassen nimmt die Anzahl der Teilchen dagegen wieder zu, mit entsprechenden saisonalen Variationen in der Strahlendosis (Abb. 2).

Abb 2: Langzeittrend (Beispiel) der relativen monatlichen Dosis (H*(10)) durch Neutronen der sekundären kosmischen Strahlung auf der UFS.

Um diese Einflüsse näher zu untersuchen, versuchen die Wissenschaftler, wetterbedingte Veränderungen auf der UFS zu simulieren und deren Einfluss auf das Energiespektrum der Neutronen zu bestimmen. Zum Vergleich werden im Rahmen dieses Teilprojektes auch Simulationen für das Schweizer Jungfraujoch und den Gornergrat durchgeführt, mit einem transportierbaren Vielkugelspektrometer dort die Neutronen der kosmischen Strahlung gemessen, und die Messergebnisse mit denen der dort betriebenen Neutronenmonitore verglichen.

TPII/03: Auswirkungen des Klimawandels auf Kranke und Touristen

Einerseits eignen sich die Alpen aufgrund ihrer klimatischen Bedingungen und ihrer Höhenlage besonders gut für den Gesundheitstourismus. Andererseits ist in dieser Region der Klimawandel besonders spürbar. Die daraus resultierende Verstärkung der Allergieproblematik setzt vor allem Kindern zu. Aber auch die Zunahme von Luftschadstoffen und ein stärker ausgeprägter Wechsel von Wetterlagen macht besonders älteren Menschen und Lungenerkrankten zu schaffen. Wie sich der Klimawandel auf die Alpen als touristische - insbesondere gesundheitstouristische - Destination auswirkt, ist Ziel dieses interdisziplinären Teilprojekts.

In enger Kooperation dokumentieren und analysieren die Wissenschaftler der Geographie und der Medizin an der Ludwig-Maximilians-Universität München die Auswirkungen des Klimawandels im Alpenraum auf gesundheitlich motivierte Touristen und Patienten in heilklimatischen Einrichtungen unter besonderer Berücksichtigung ihrer Vorerkrankungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Lungenerkrankungen und Allergien, da diese stark durch Klimaveränderungen beeinflusst werden.

Zielgebietsbefragungen von Touristen und Patienten

Um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Reiseentscheidung der Touristen und Patienten, für die gesundheitliche Aspekte eine Rolle spielen, zu untersuchen, führen die Forscher an stellvertretenden Orten inmitten der Alpen Zielgebietsbefragungen durch. Neben der Abfrage von allgemeinen Daten wie Alter, Familienstand und Vorerkrankungen liegt der Schwerpunkt des Fragebogens auf der gesundheitlichen Reisemotivation, dem Image der Region hinsichtlich tourismusmedizinischer Aspekte und der subjektiven Verbesserung der Gesundheit durch den Alpenaufenthalt. Die Befragungen finden einerseits in zwei ausgewählten touristischen Regionen und andererseits in zwei Kliniken im Alpenraum, jeweils über einen längeren Zeitraum, statt: Touristische Zielgebiete sind Garmisch-Partenkirchen als Beispiel für die Nordalpen sowie Meran als Beispiel für die Südalpen. Medizinische Befragungen finden in den Kliniken Bad Reichenhall und Davos statt. Parallel dazu führen die Wissenschaftler Expertengespräche mit verschiedenen touristischen Anbietern, um Informationen über Vermarktung, Zielgruppen, klimawandel-bedingte Veränderungen und daraus resultierende Anpassungsstrategien zu erhalten. Auf diese Weise lässt sich ein umfassendes Bild über die Auswirkungen des Klimawandels im Alpenraum auf den Tourismus und auf heilklimatische Einrichtungen zeigen. Erste Hinweise auf eine Änderung des Reiseverhaltens aufgrund von Umweltveränderungen wie zum Beispiel Hitzebelastungen liegen bereits vor.

Ansprechpartner TP II / 01
Prof. Dr. Annette Menzel
TUM - WZW
more...Öffnen
Tel. +49 8161 714-740
Fax +49 8161 714-753

close...Schließen
Ansprechpartner TP II / 02
Prof. Dr. Werner Rühm
Helmholtz Zentrum München
more...Öffnen
Tel. +49 89 3187-2460
Fax +49 89 3187-3323

close...Schließen
Ansprechpartner TP II / 03
Prof. Dr. Rudolf Maria Huber
LMU - Pneumologie
more...Öffnen
Tel. +49 89 5160-2590
Fax +49 89 5160-4905

close...Schließen
Prof. Dr. Jürgen Schmude
LMU-GeoWiTou
more...Öffnen
Abb 1: Bonner Vielkugelspektometer auf der UFS
Abb 1: Bonner Vielkugelspektometer auf der UFS
Abb 2: Langzeittrend (Beispiel) der relativen monatlichen Dosis (H*(10)) durch Neutronen der sekundären kosmischen Strahlung auf der UFS.
Abb 2: Langzeittrend (Beispiel) der relativen monatlichen Dosis (H*(10)) durch Neutronen der sekundären kosmischen Strahlung auf der UFS.