Umweltforschungsstation
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Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | Zugspitze Zentrum für Höhen- und Klimaforschung in Bayern | Inhalt | Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) | Zugspitze | Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) | . . . . . . . . . . . 4 | Konsortialpartner | . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) . . . . . . . . . . . . 10 Deutscher Wetterdienst (DWD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Helmholtz Zentrum München (HMGU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Karlsruher Institut für Technologie (KIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) . . . . . . . . . . . . . 18 Max-Planck-Gesellschaft München (MPG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Technische Universität München (TUM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Universität Augsburg (UAU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Umweltbundesamt (UBA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Freistaat Bayern (BY) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 | Virtuelles Alpenobservatorium (VAO) | . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 | Leben und Arbeiten in der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 | Infrastruktur der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 | Impressum | . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2 | 3 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) | International vernetztes Kompetenzzentrum für Höhen- und Klimaforschung In den Südhang des Zugspitzgipfels hineingesprengt, 2.650 Meter über dem Meer, befindet sich Deutschlands höchst gelegene Forschungseinrichtung, die „Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS)“, benannt nach dem nahegelegenen Gletscher. Neun Etagen hoch und mit zwei Stockwerken fest im Fels verankert, ist sie Höhenforschungsstation, Observatorium und Kommunikationseinrichtung zugleich. Daneben ist sie auch das weltweit einzige Ausbildungszentrum für Atmosphärenforscher aus Entwicklungsländern. Die Wissenschaftler *, die hier arbeiten, bestimmen Schadstoffgehalte in der Luft, beobachten Wetterphänomene in der Atmosphäre und erforschen die Auswirkungen des Klimawandels auf den Menschen und die Natur, einschließlich der damit verbundenen alpinen Naturgefahren. Eng verknüpft mit internationalen Netzwerken dienen die ermittelten Daten und Erkenntnisse auch dazu, globale Umweltschutzabkommen zu überwachen und aktuelle Klimaprognosen zu verbessern. Zehn weltweit renommierte Forschungsorganisationen haben dazu als Konsortium ein „Virtuelles Institut“ gegründet, ihre wissenschaftlichen Programme untereinander abgestimmt und im Schneefernerhaus die für ihre Forschungsarbeiten erforderlichen Labore und Messterrassen gemietet. Fachübergreifende Kooperation von Anfang an. Damit ist das Virtuelle Institut mehr als eine Gruppe thematisch ähnlich arbeitender Forscher. Ziele und zugleich wissenschaftlicher Profit dieser Zusammenarbeit sind gemeinsame Qualitätskriterien bei den Messungen, gemeinsame Datenspeicherung und gemeinsame Ergebnisverwertung sowie die Möglichkeit, vor Ort und jederzeit fachübergreifende Expertengespräche zu führen. Aktuell ist die Zusammenarbeit auf das Weltdatenzentrum in Oberpfaffenhofen und den Hochleistungsrechner im Leibniz-Rechenzentrum in Garching ausgedehnt worden. Damit werden zum einen weltweit gesammelte Daten verfügbar gemacht und zum anderen komplexe Klimamodelle berechnet. Mit anderen Worten: Die UFS ist im Team effizienter geworden und im wissenschaftlichen Wettbewerb weiterhin erfolgreich. Unterstützt wird die Forschungsstation durch eine Betriebsgesellschaft. Als neutral agierender Servicepartner betreut diese die Wissenschaftler und Gäste des Hauses, organisiert die Instandhaltung des Gebäudes und sorgt für den Erhalt einer leistungsfähigen Infrastruktur. | Die Konsortialpartner im Überblick Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Deutscher Wetterdienst (DWD) Helmholtz Zentrum München (HMGU) Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) Max-Planck-Gesellschaft München (MPG) Technische Universität München (TUM) Universität Augsburg (UAU) * Vorbemerkung zum Sprachgebrauch: Nach Art. 3 Abs. 2 des Grundgesetzes sind Männer und Frauen gleichberechtigt. Die Personen- und Funktionsbezeichnungen im folgenden Text beziehen sich in gleicher Weise auf Frauen und Männer. Dies dient allein der Verbesserung der Lesbarkeit des Textes. Umweltbundesamt Dessau-Roßlau (UBA) Freistaat Bayern (BY) 4 | 5 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Vom Luxushotel zur Forschungsstation Wo heute Klimaforschung betrieben wird, führte man früher ein mondänes Leben: 1930 wurde das Schneefernerhaus als Luxushotel errichtet und danach – mit Unterbrechungen – lange Zeit als solches betrieben. Mit der Schließung des Hotels Anfang der 1990er-Jahre bot sich dem Freistaat Bayern und der Bundesrepublik Deutschland die Chance, hier eine „Station zur Beobachtung der Umwelt und des Klimas“ zu errichten. Hintergrund für diese Entscheidung war die weltweit in Gang gekommene Diskussion um Ursachen und Folgen des Klimawandels. In Rio de Janeiro verhalf 1992 die Weltgemeinschaft dem Gedanken der Nachhaltigkeit zum Durchbruch und beriet über die Möglichkeiten, dem Klimawandel zu begegnen. Nach einem Umbau des Hotels wurde die „Umweltforschungsstation Schneefernerhaus“ am 12. Mai 1999 offiziell eröffnet. Heute lenken und kontrollieren drei Gremien die Geschicke der Station: Der Konsortialrat bestimmt die großen forschungspolitischen Linien und Strategien im Sinne eines Aufsichtsrats, das Science Team entscheidet über alle wissenschaftlichen Einzelfragen und die Gesellschafterversammlung übt vor allem die Finanzkontrolle über die Betriebsgesellschaft UFS GmbH aus. Was 1999 als Wagnis begann, ist heute eine Erfolgsgeschichte: Das „Virtuelle Institut Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS)“ hat sich national zu einem festen Bestandteil des Wissenschaftsstandorts Bayern und zu einem anerkannten Partner der internationalen Klima- und Höhenforschung entwickelt. | 2007 erfuhr die UFS eine wissenschaftliche, organisatorische und betriebliche Neuausrichtung. Das Gebäude wurde saniert, ein umfangreicher Steinschlag- und Lawinenschutz errichtet, eine Forschungsseilbahn gebaut und als Organisationsform das beschriebene „Virtuelle Institut“ eingerichtet. Den gestiegenen Anforderungen entsprechend wurden schließlich in den Folgejahren die Infrastruktur und die gerätetechnische Grundausstattung modernisiert sowie der Tagungs- und Übernachtungsbereich deutlich verbessert. |2| Lorem ipsum dolor sit amet | 1 | Werbeposter aus den 1930er-Jahren | 2 | Blick vom Zugspitzplatt auf das Schneefernerhaus | 3 | Skitouristen beim Aufstieg zum Schneefernerhaus in den 1930er-Jahren | 4 | Das Hotel Schneefernerhaus in den 1930er-Jahren | 5 | Die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus 2010 |1| 6 | 7 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus |4| |3| |5| Blick über das Zugspitzplatt nach Süden 8 | 9 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | 1 | Wolkenradar MIRA-36 | 2 | Satellitenaufnahme; wie eine zarte Haut umgibt der „Airglow“ in einer Höhe von ca. 90 Kilometern die Erde. Die Intensität dieses „Luftleuchtens“ gibt Aufschluss über die Temperatur in diesem Höhenbereich. |1| |2| | 3 | Globale Verteilung der NDMC-Stationen. Koordinationszentrum von NDMC ist die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus. | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) | Klima- und wetterrelevante Ereignisse spielen sich hauptsächlich in der Atmosphäre ab – also in der etwa nur 100 Kilometer dicken Gashülle, die die Erde umgibt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt, nutzt und betreibt boden- und satellitengestützte Instrumente, mit denen sich die komplexen Zusammenhänge in der Atmosphäre erforschen lassen. Ein Schwerpunkt dieser Aktivitäten sind Beobachtungen in der Grenzschicht zwischen der oberen Mesosphäre und der unteren Thermosphäre – der Mesopause – im Rahmen der internationalen Kooperation „Network for the Detection of Mesospheric Change (NDMC)“. Mit dem „Atmosphärenthermometer“ GRIPS (Ground-based Infrared P-branch Spectrometer) und bildgebenden Infrarotkameras messen die Wissenschaftler die Strahlungsemissionen von Airglow-Molekülen in diesem Höhenbereich – quasi an der Grenze zum Weltraum. Hier können insbesondere Einflüsse der Sonne auf die Atmosphäre gut studiert werden. Die Wissenschaftler erproben darüber hinaus einen neuen Ansatz zur Frühwarnung bei Erdbeben: Grundlage ist ein mit GRIPS zufällig entdecktes verändertes Emissionsverhalten des Airglows in der Mesopausenregion über dem späteren Epizentrum, das wiederholt vor Beben beobachtet wurde. Dieses Netzwerk beobachtet in der Mesopause das sogenannte Luftleuchten (Airglow) und untersucht seine Relevanz als Frühindikator für Klimaveränderungen. Möglich ist dies, weil das Luftleuchten die Folge chemischer Reaktionen ist, die in einer Höhe von etwa 87 Kilometern ablaufen. Deren Abstrahlung von infrarotem Licht lässt auf die dort herrschende Temperatur schließen. Da dieser Temperaturbereich (wegen der bestehenden physikalischen Zusammenhänge) stärker von den Klimaveränderungen beeinflusst wird als die erdnahe Temperatur, kann dieser Effekt zu präziseren Aussagen über das Ausmaß der globalen Erwärmung genutzt werden. Das DLR beschäftigt sich außerdem mit der Vermessung von atmosphärischen Schwere- und Infraschallwellen. Ähnlich wie Wasserwellen transportieren diese Wellen Energie und Impuls über große Distanzen hinweg – und koppeln damit verschiedene Bereiche der Atmosphäre miteinander. Sie beeinflussen die großräumige Zirkulation und damit auch das Klima. Diese Prozesse sind wegen des sehr geringen Luftdrucks in diesem Höhenbereich vergleichsweise stärker ausgeprägt und können damit einfacher vermessen werden als in den unteren Atmosphärenschichten; die große Höhe wirkt hier wie ein Vergrößerungsglas. Die Beobachtung von Schwere- und 10 | 11 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Infraschallwellen in der Atmosphäre kann auch dabei helfen, Naturkatastrophen wie Tsunamis, Vulkanausbrüche und extreme Stürme frühzeitig zu erkennen bzw. zu charakterisieren. |3| Viele dieser Fragestellungen sind heute nur sehr eingeschränkt mit den verfügbaren satellitenbasierten Instrumenten zu beantworten. Daher entwickelt das DLR auf der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus das GRIPS-System weiter, mit dem Ziel, dieses künftig auch auf Satelliten einzusetzen. Zusammen mit Partnern untersuchen DLR-Wissenschaftler auch, wie sich Umweltfaktoren wie Luftqualität, UV-Strahlungsbelastung, Feinstaub, Spurengase, Temperatur oder Feuchtigkeit im Zusammenspiel auf den menschlichen Organismus auswirken. Die Ergebnisse der Untersuchungen fließen in einen „Gesundheitskompass“ – ein mathematisches Modell, das beschreibt, welche gesundheitlichen Folgen bei der Veränderung einzelner Faktoren zu erwarten sind. | Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung von Wolken. Diese schatten die Erdoberfläche von der Sonneneinstrahlung ab und spielen damit eine zentrale Rolle im Klimageschehen. Die Frage, wie sich Wolken zusammensetzen und sich insbesondere unter dem Einfluss von Aerosolen bilden, ist noch weitgehend ungeklärt. Als Beitrag zum UFS-Schwerpunktthema „Wolken“ setzt das DLR Radarverfahren ein. Deren Beobachtungen erlauben Rückschlüsse auf das Strömungsverhalten, die Strahlungswirksamkeit sowie den Flüssigkeits- und Eisgehalt von Wolken. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) www.dlr.de Konsortialpartner Monatsmittelwerte der Partikelanzahl UFS 2001–2013 Partikelanzahl 1/cm3 3000 2500 2000 1500 1000 500 Ja n. 01 Ja n. 02 Ja n. 03 Ja n. 04 Ja n. 05 Ja n. 06 Ja n. 07 Ja n. 08 Ja n. 09 Ja n. 10 Ja n. 11 Ja n. 12 Ja n. 13 Ja n. 14 0 Partikel > 3 nm Partikel > 10 nm Zeit |2| |1| | Deutscher Wetterdienst (DWD) | Wie verändern menschliche Aktivitäten die Zusammensetzung der Atmosphäre? Wichtige Indikatoren sind die Konzentration von Teilchen, z. B. Ruß oder Staub, und von Spurengasen. Schwefeldioxid (SO2 ) etwa entsteht hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler, schwefelhaltiger Energieträger wie Erdöl und Braunkohle, während Ozon (O3 ) im Zusammenspiel mit Sonnenlicht aus Abgasen gebildet wird. Die Konzentration und die Größenverteilung der Partikel ändern sich durch die Emissionen aus Verkehr, Heizung und Industrieproduktion – aber auch durch Vulkanausbrüche, Waldbrände oder den „Ferntransport“ von Saharastaub. Gemeinsam mit dem Umweltbundesamt betreibt der Deutsche Wetterdienst (DWD) am Schneefernerhaus eine Station im Netz des Global-Atmosphere-Watch-Programms (GAW). Schwerpunkt der DWD-Aktivitäten sind Messungen der Partikelanzahl, der Partikelgrößenverteilung sowie der Ozon- und Schwefeldioxidkonzentrationen. Dazu kommt die Erfassung von Radionukliden und der Vertikalverteilung von weiteren Spurenstoffen. Außerdem beobachtet der DWD auf der Zugspitze ganz klassisch auch das Wetterge- 12 | 13 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus schehen und liefert Messdaten zu Wind, Luftdruck, Temperatur, Niederschlag und Bewölkung. Die kontinuierlichen Messungen des DWD auf der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) tragen dazu bei, die Zusammensetzung der Atmosphäre zu beobachten – und Klimaänderungen frühzeitig zu erkennen. Seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 2001 konnten die Wissenschaftler keinen klaren Trend für eine höhere oder geringere Teilchenkonzentration feststellen. Allenfalls ist eine Tendenz zu niedrigeren Partikelzahlen zu beobachten, die auf erste Erfolge der auf EU-Ebene eingeleiteten Luftreinhaltungsmaßnahmen hinweisen. In der Regel ist die Partikelanzahl im Sommer höher als im Winter, da dann warme, partikelreiche Luftmassen aus den Tälern bis zur Höhe der UFS aufsteigen. Besonders viele Teilchen spürten die Wissenschaftler im Frühjahr 2010 auf, nachdem der isländische Vulkan Eyjafjallajökull ausgebrochen war. Die Ozonmessungen startete der DWD im Jahr 2000. Da O3 fotochemisch, d. h. unter dem Einfluss von Sonnenlicht, gebildet wird, steigen die Ozonwerte im Sommer regelmäßig an. Insgesamt nimmt das bodennahe Ozon leicht ab – eine Entwicklung, die auch von anderen Messeinrichtungen beobachtet wird. Die seit dem Jahr 2002 gemessenen Schwefeldioxidkonzentrationen sind auf niedrigem Niveau stabil. Lediglich 2005 gab es einen Ausreißer nach oben, der allerdings nichts mit dem Klima zu tun hatte: Verantwortlich dafür waren Baumaßnahmen im Umfeld der Station. Im Frühjahr 2010 sorgte dann der Eyjafjallajökull für erhöhte SO2-Konzentrationen. Diese Beispiele zeigen, wie wichtig kontinuierliche Beobachtungen generell sind: Nur so lassen sich kurzzeitige Schwankungen von echten, langfristigen Klimatrends unterscheiden. | |3| | 1 | Videograph zur automatischen Sichtweitenmessung | 2 | Verlauf der Feinstaubmessungen von 2001 – 2013 | 3 | Pyranometer zur Messung der Globalstrahlung Deutscher Wetterdienst (DWD) www.dwd.de Konsortialpartner |2| |1| | 3 | Schneeflockengröße ermittelt mit 2D-VideoDistrometer | Helmholtz Zentrum München (HMGU) | 3,0 102 2,5 101 2,0 100 1,5 10-1 1,0 5 Wie wirken sich Umweltschadstoffe auf die Gesundheit aus? Dies ist eine der zentralen Fragen, die am Helmholtz Zentrum München, Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, bearbeitet werden. Die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) bietet optimale Bedingungen, um Umweltschadstoffe auch im alpinen Raum zu untersuchen. In der Erdatmosphäre befinden sich sehr unterschiedliche, aus natürlichen und anthropogenen Quellen stammende Schadstoffe, wie z. B. organische Verbindungen oder radioaktive Elemente. Ein großer Teil davon verbleibt nicht in den höheren Luftschichten: Gemeinsam mit den Niederschlägen gelangen die Stoffe wieder in unsere Umwelt, wobei ihre Konzentrationen im Schnee der Alpengipfel besonders hoch sind. Wenn im Frühjahr der Schnee schmilzt, werden in kurzer Zeit relativ große Schadstoffmengen ins Oberflächen- und Grundwasser geschwemmt. Als Folge des Klimawandels prognostizieren Wissenschaftler für das Alpengebiet künftig mildere Winter mit mehr Niederschlägen. Die Forscher des Helmholtz Zentrums München verfolgen daher, wie sich die Schadstoffbelastung für die Menschen im Alpenraum entwickelt. 14 | 15 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Einen Schwerpunkt der Untersuchungen bilden die schwer abbaubaren und daher als „persistent“ bezeichneten organischen Schadstoffe (POP). Zu den POP zählen Pestizide (z. B. DDT), Industriechemikalien (PCB) und Verbrennungsprodukte (Dioxine, Furane und PAK). An der UFS messen Wissenschaftler bereits seit vielen Jahren die POP-Konzentrationen in der Luft und in den Niederschlägen – mit erfreulichen Ergebnissen: Dioxine und Pestizidrückstände haben sich deutlich reduziert, eine Folge von Umweltschutzmaßnahmen vergangener Jahre. Doch auch Nebeneffekte der zunehmenden Outdoor-Aktivitäten können die Umwelt belasten: Im Quellwasser und in der Luft fahnden die Forscher deswegen vorsorglich nach neuartigen Stoffen, die u. a. in Sportbekleidung und Skiwachs enthalten sind. Alle Ergebnisse fließen in die globalen Berichte zur Einhaltung der UN-Konvention von Stockholm ein, nach der die Verwendung vieler POP seit mehr als 20 Jahren verboten ist. Darüber hinaus untersuchen die Wissenschaftler die Ablagerung von natürlichen Radionukliden im Alpenraum. Diese entstehen sowohl durch den radioaktiven Zerfall von Radon, einem Edelgas, das dem Erdboden entweicht, als auch durch die kosmische Strahlung. Am Schneefernerhaus beobachten die Wissenschaftler, wie sich die Umweltradionuklide über Schnee und Schmelzwasser verbreiten. |3| 10 15 Anzahldichte (m-3 mm-1 (m/s)-1) | 2 | Terrasse im 4. Stock (in der Hütte befindet sich ein Bonner Vielkugelspektrometer zur Bestimmung der Intensität der kosmischen Strahlung) Fallgeschwindigkeit (m/s) | 1 | Depositionssammler zur Messung von organischen Luftschadstoffen 103 3,5 10-2 Schneeflockengröße (mm) Heftige Gaseruptionen auf der Sonne können in alpinen Höhenlagen zu einem deutlichen Anstieg der kosmischen Strahlung führen. Um diese Änderungen zu erfassen, messen Wissenschaftler Dosis und Energieverteilung der durch die kosmische Strahlung in der Atmosphäre erzeugten Neutronen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Energieverteilung von der Schneehöhe abhängt. Ziel ist es, nach solaren Eruptionen die Energieverteilung der Neutronenstrahlung im alpinen Raum und ihre Abhängigkeit von Umweltfaktoren zu bestimmen. | Helmholtz Zentrum München (HMGU) www.helmholtz-muenchen.de Konsortialpartner |2| |1| |3| | Karlsruher Institut für Technologie (KIT) | Atmosphärischer Wasserdampf spielt eine Schlüsselrolle in der Klimaproblematik. Er ist für zwei Drittel des gesamten Treibhauseffekts verantwortlich. Die globale Erwärmung hat zur Folge, dass mehr Wasser verdunstet und damit mehr Wasserdampf entsteht. Dieser verstärkt dann den Treibhauseffekt. Wasserdampf ist nach Einschätzung des Weltklimarats (IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change) ein Hauptunsicherheitsfaktor bei der Vorhersage des zukünftigen Klimas. Der Grund: Die künftige Stärke des durch den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre bewirkten Treibhauseffekts kann noch nicht präzise genug beschrieben und damit nicht genau genug in die Vorhersagemodelle eingegeben werden. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) führt dazu ein langfristig angelegtes Strahlungsexperiment durch, bei dem zwei Messgrößen sehr genau bestimmt werden: der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre und der Anteil der Wärme-(Infrarot-)Strahlung, der von diesem Wasserdampf auf die Erde zurückreflektiert wird. Aus dem gemessenen Wasserdampfgehalt rechnen die Wissenschaftler zunächst unter Nutzung der in den Klimamodellen verwendeten Maßzahlen für den Treibhauseffekt den sich ergebenden theoretischen Anteil der reflektierten Wärmestrahlung aus und vergleichen diesen anschließend mit dem tatsächlich gemessenen Anteil. Aus der Differenz ergibt sich dann der erforderliche Korrekturfaktor. Eine Methode, die es bei ausreichend umfangreichen Messergebnissen erlauben wird, die Fehler der Klimasimulationen zu beheben. In Ergänzung zu diesen Studien untersucht das KIT auch die Langzeitveränderungen der Wasserdampfkonzentration in verschiedenen Atmosphärenschichten. Bislang am wenigsten erforscht ist die klimasensitivste Schicht, die Tropopausenregion mit der unteren Stratosphäre, weil es für diesen Höhenbereich bisher weltweit praktisch keine dafür geeigneten Messverfahren gab. Das mit Förderung durch das bayerische Umweltministerium an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus entwickelte Wasserdampf-Raman-LIDAR schließt diese Lücke. Mit 24 Kilometern ist seine Reichweite doppelt so groß wie die seines einfacheren Vorgängers. Die nunmehr möglichen Trenduntersuchungen auch in diesem kritischen Höhenbereich werden ergänzt durch weitere innovative Fernsondierungsmessungen mit Infrarot- und Mikrowellen-Radiometrie im Zugspitz-Gipfellabor sowie am Schweizer Jungfraujoch und in Bern. Schwebeteilchen (Aerosole) und Wolken haben ebenfalls große Bedeutung für das Klima: Ihre Wechselwirkungen sind noch nicht hinreichend verstanden. Speziell die Aerosole werden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung sowie Größe und Anzahl auch durch die anthropogenen Aktivitäten beeinflusst. Ihre Klimawirkung kann je nach Partikelbeschaffenheit kühlend oder wärmend ausfallen. Insbesondere versuchen die Wissenschaftler herauszufinden, wie Eiskristalle in Wolken wachsen und welche Rolle dabei die Temperatur und die Wasserdampfsättigung spielen – Schlüsselprozesse für das Entstehen von Niederschlag in unseren Breitengraden. | |4| | 1 | Raman-LIDAR auf der Turmterrasse im 9. Stock | 2 | Messkuppel des DIAL-Systems | 3 | Helikopterunterstützung bei der Montage des Raman-LIDAR in 2010 | 4 | Der optische Aufbau des DIAL-Systems Karlsruher Institut für Technologie (KIT) www.kit.edu 16 | 17 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Konsortialpartner |2| | 1 | Blick auf die Plattspitzen | 2 | Untersuchung der Lungenfunktion mit einem Spirometer |1| | 3 | Großer Lungenfunktionstest: Ganzkörper-Plethysmographie u. a. zur Bestimmung der Menge der Luft, die nach dem Ausatmen in der Lunge zurückbleibt (Residualvolumen) | Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) | Mit seiner außergewöhnlichen Lage auf 2.650 Metern über dem Meer bietet das Schneefernerhaus Wissenschaftlern ideale Voraussetzungen für die Umwelt- und Höhenmedizin. Auf diesem Gebiet arbeiten an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) das Klinikum der Ludwig-MaximiliansUniversität (LMU), die Technische Universität München sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt zusammen. Bereits seit 1993 beschäftigen sich Lungenspezialisten der LMU mit verschiedenen höhen- und umweltmedizinischen Fragestellungen. In den ersten Studien auf der UFS untersuchten Mediziner die Flugtauglichkeit von Patienten mit Lungenerkrankungen und testeten verschiedene Messinstrumente, da an Bord eines Langstreckenflugzeugs ähnliche Druckverhältnisse eingestellt werden, wie sie im Schneefernerhaus herrschen. Damit lassen sich mehrstündige Flüge mit geringen Kosten simulieren – mit „an Bord“ befindet sich außerdem ein vollständig ausgerüstetes Lungenfunktionslabor. Anders als im Flugzeug können Patienten bei Komplikationen vor Ort behandelt oder in Notfällen auch schnell ins Tal gebracht werden. Die medizinischen Untersuchungen lieferten überraschende Ergebnisse: Der verglichen mit dem Flachland geringere Druck 18 | 19 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus und der leichte Sauerstoffmangel wirkten sich günstig auf übergewichtige Patienten aus. Nach nur einer Woche Aufenthalt im Schneefernerhaus reduzierten sich ihr Gewicht und ihr Blutdruck – und ihre Belastbarkeit nahm zu. Eine mögliche Ursache könnte die Änderung des Leptin-Spiegels sein, eines Hormons, das u. a. das Auftreten von Hungergefühlen hemmt. Weitere Auswertungen zu den verschiedenen Interaktionen werden derzeit durchgeführt. Allergien nehmen weltweit zu. Auf der UFS liegt aufgrund der Höhenlage und des alpinen Wetters meist eine geringe Allergen-Exposition vor. Die unterschiedliche allergene Belastung lässt pulmonale und allergologische Auswirkungen erwarten. Diese werden durch Lungenfunktionsuntersuchungen, Prüfungen der bronchialen Überempfindlichkeit, Patientenfragebögen, allergologische, Hautempfindlichkeits- und serologische Untersuchungen im Tal (München) und in der Höhe (UFS) erforscht. In den letzten fünf Jahren kam der Klimawandel als wesentlicher umweltmedizinischer Fokus hinzu. Der Klimawandel wirkt sich auf die Gesundheit des Menschen aus: Es gibt häufigere und längere Hitzeperioden, darüber hinaus stärkere Schwankungen der Luftfeuchtigkeit und der Sonnenstrahlung. Außerdem beobachten Wissenschaftler, dass sich die Konzentration von Spurengasen und Feinstaub ändert – insbesondere nimmt die Pollenbelastung zu. In der Vergangenheit erforschten Wissenschaftler – unter Nutzung u. a. der meteorologischen Daten des UFS Science Teams – in verschiedenen Regionen Bayerns, wie empfindlich Patienten mit Atemwegserkrankungen auf verschiedene Wetterlagen reagieren. Dies wurde auch durch Untersuchungen von Patienten mit chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen am Schneefernerhaus überprüft. Im Fokus der aktuellen Untersuchungen steht der Einfluss des Klimas auf Menschen mit Atemwegs-, Herz-Kreislauf- sowie metabolischen Erkrankungen. Diese sprechen auf die zu erwartenden Klimaschwankungen besonders empfindlich an. Auswirkungen des Klimas insbesondere auf Menschen dieser Gruppe werden nun unter Aspekten des Tourismus in verschiedenen Regionen des Alpenraums analysiert. Später sollen die direkten Messungen und Untersuchungen auch auf die Einwohner ausgedehnt werden. | |3| Ludwigs-Maximilian-Universität (LMU) www.uni-muenchen.de Konsortialpartner | 1 |Turmterrasse der UFS mit geplantem Messschlitten (Computersimulation) |2| | 2 | Schlitten zur Verfolgung der Dynamik von Wolkentröpfchen |1| | 3 | Hochgeschwindigkeitskameras zeichnen die Bewegung von Wolkentröpfchen auf | Max-Planck-Gesellschaft (MPG) | Wolken stellen eine der größten Herausforderungen für Klima- und Wetterprognosen dar. Insbesondere geben „nasse“ Wolken, die aus kleinsten Wassertröpfchen bestehen, große Rätsel auf. Stark turbulente Strömungen transportieren und verwirbeln Wolkentröpfchen und bestimmen dadurch die Mikrophysik der Wolke. Derartige dynamische Vorgänge in einer Wolke besser zu verstehen oder gar berechenbar zu machen, ist ein aktuelles Ziel der Forschung am Max-PlanckInstitut für Dynamik und Selbstorganisation. Zum Beispiel werden Wolkentröpfchen aus den Luftwirbeln herauskatapultiert und es kommt zu Zusammenstößen. Dabei bilden sich größere Tropfen, die für die Regenbildung unerlässlich sind. Zugleich vermischt die Turbulenz feuchte und trockene, kalte und warme Luft. Dies wirkt sich auch auf die Tröpfchen selbst aus: Sie können kondensieren und wachsen, aber auch verdunsten und kleiner werden. Da sich als Folge der Kondensation die umgebende Luft erwärmt, bei Verdunstung aber abkühlt, kommt es zu Temperaturunterschieden, die dann durch Auf- und Abtrieb die turbulenten Strömungen selbst verändern. Diese Beispiele sollen andeuten, wie komplex die Mikrophysik von Wolken ist. Nur wenn man diese versteht, lässt sich besser vorhersagen, wann es z. B. ein Unwetter geben oder wie sich das Klima ändern wird. In Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern erforscht das Max-Planck-Institut die Mikrophysik von Wolken. Da die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus häufig in Wolken gehüllt ist, finden die Wissenschaftler hier dafür perfekte Bedingungen vor. |3| Um das Wolkengeschehen „in Aktion“ zu beobachten, filmen die Wissenschaftler die Bewegung einzelner mikroskopischer Wolkentröpfchen mit drei Hochgeschwindigkeitskameras mit bis zu 20.000 Bildern pro Sekunde. Und wie bei Aufnahmen für einen Kinofilm fährt die Kamera mit den Wassertröpfchen mit und zeichnet dabei die Bewegung der Wolkentröpfchen auf – und das bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 30 Stundenkilometern. | Max-Planck-Gesellschaft München (MPG) www.mpg.de 20 | 21 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Konsortialpartner |2| |1| | Technische Universität München (TUM) | Das übergreifende Forschungsthema an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) ist die Klima- und Atmosphärenforschung. Die Technische Universität München (TUM) befasst sich u. a. mit Langzeitmessungen spezieller Luftschadstoffe, den Auswirkungen des Klimawandels auf die Biosphäre und die Gesundheit sowie dem Rückgang des Permafrosts als Risikofaktor für ein vermehrtes Auftreten von Steinschlag im Alpenbereich. Um die Quellen und die Verteilung von Luftschadstoffen im Alpenraum zu ermitteln, messen Ökoklimatologen verschiedene Luftbestandteile: Dazu gehören Spurengase, wie z. B. flüchtige organische Substanzen (u. a. Isopren und Benzol) sowie Formaldehyd, aber auch stabile Isotope im Kohlendioxid (CO2 ) und Wasserdampf. Anhand dieser und Messungen anderer Forschergruppen lassen sich die Herkunftsgebiete der jeweiligen Luftmassen ermitteln und Quellen von Luftschadstoffen identifizieren. Weiterhin werden die Zeitreihen der Messdaten hinsichtlich ihrer Variationen und Trends analysiert und natürliche bzw. anthropogene Einflüsse untersucht. Die Wissenschaftler untersuchen auf der UFS auch die Einflüsse des Hochgebirgsklimas auf Allergien und Umweltkrankheiten. Denn mit dem Klimawandel nehmen allergische Krankheiten zu: einerseits, weil Pflanzen länger und intensiver blühen, und zum anderen, weil neue, Allergie auslösende Pflanzen einwandern. Die TUM betreibt Pollenfallen auf der UFS, auf dem Gipfel der Zugspitze und im tiefer gelegenen Garmisch, um die Veränderungen und Verteilungsmuster von Pollen in verschiedenen Höhenlagen zu ermitteln. Auch großräumige Pollenverfrachtungen durch Luftströme in großen Höhen können auf diese Weise erkannt werden. Gebirgsregionen sind vom Klimawandel besonders betroffen, da die Temperatur im Vergleich zum Flachland deutlich stärker steigt. Die Zugspitze zählt zu den wenigen Orten mit Permafrost in Deutschland. Dieses Vorkommen überwachen Ingenieurgeologen in einem gemeinsamen Projekt mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt (siehe S. 28 f.) mithilfe von Temperatursensoren und modernen geophysikalischen Methoden wie der elektrischen Resistivitätstomographie, die am | 1 | Blick auf die Zugspitze | 2 | Burkard-Pollenfalle | 3 | Aufbau einer Klimastation im Reintal (900 m ü. NN) Schneefernerhaus entwickelt und getestet werden. Seit 2007 zeichnen sie entlang eines 300 Meter langen Stollens räumliche Verbreitungsmuster und Veränderungen im Eis auf. Die Messungen zeigen, wie empfindlich der Permafrost auf warme Sommer reagiert: Er überdauert nur noch in sehr steilen, nach Norden ausgerichteten Bereichen. Die UFS ist außerdem die Ankerstation im sogenannten KLIMAGRAD-Projekt: Dazu zählen vier Klimastationen sowie ein dichtes Netz aus Temperatur- und Feuchtesensoren in verschiedenen Höhenlagen – bis hinunter ins Flachland. Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Vegetation in Abhängigkeit von Höhe und Temperatur verändert. Da Beginn und Ende des Stammwachstums stark an die Phänologie (z. B. Austrieb und Blüte) gekoppelt sind, wird sich mit dem Klimawandel der Zuwachs baumartenspezifisch verändern. | |3| Technische Universität München (TUM) www.tum.de 22 | 23 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Konsortialpartner | 1 |Aufbau einer schneehydrologischen Station auf dem Zugspitzplatt | 2 | Laserscanner zur Erfassung der Schneebedeckung im Kessel des Zugspitzplatts |1| | 3 | Markierungsversuch auf dem Zugspitzplatt mit biologisch abbaubarem Farbstoff | Universität Augsburg (UAU) | Der Klimawandel beeinflusst die großen Windströmungen der Erde, zum Beispiel auch die Jetstreams oder die Passatwinde. Damit verändern sich die Niederschlagsmengen und der globale Wasserhaushalt – die Bilanz aus Niederschlag, Verdunstung und Abfluss. Die Auswirkungen sind jedoch auch regional zu beobachten. Auf der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) erforschen Wissenschaftler die Klimaeffekte in sensiblen Bergregionen. Obwohl Gebirgsregionen nur etwa 27 Prozent der Landoberfläche bedecken, fallen hier etwa 70 Prozent der Niederschläge. der Partnach-Ursprung, der einzige Abfluss für das Schmelzwasser des Zugspitzgebiets. Deshalb eignet sich dieser Ort hervorragend für bilanzierende Untersuchungen zum Wasserhaushalt. Die Wissenschaftler können außerdem auf vielfältiges Datenmaterial zugreifen: In der Region befinden sich verschiedene hydrologische und klimatologische Messstationen, die kontinuierlich ausgebaut und auf den neuesten Stand gebracht werden. Das Gelände ist ganzjährig bei nahezu jeder Witterung gut zu erreichen. Mehr als 40 Prozent der Weltbevölkerung lebt an Flüssen mit hohen Gebirgsanteilen in den Einzugsgebieten. Damit haben selbst geringe Veränderungen im Wasserkreislauf der Gebirge erhebliche Auswirkungen auf die Menschen. Trotz dieser großen Bedeutung ist der Wasserhaushalt der Gebirgsräume immer noch wenig erforscht, was auch an den rauen Klimabedingungen und der Unzugänglichkeit von Gebirgsräumen liegt. Neben der Universität Augsburg sind auch die LudwigMaximilians-Universität München und das Helmholtz Zentrum München an Projekten zum alpinen Wasserhaushalt beteiligt. Eine wichtige Messgröße ihrer Forschungsarbeiten ist Wasser, das in der Schneedecke und im Gletschereis gebunden ist. Über das ganze Jahr hinweg erfassen die Forscher die Niederschlagsmengen, im Winter messen sie zusätzlich das Schneevolumen mithilfe von GPS-Verfahren und Laserscans. Das Schneefernerhaus bietet ein einzigartiges Experimentierfeld für die Hydrologie – ein Thema, zu dem Wissenschaftler der Universität Augsburg forschen: Unterhalb der UFS befindet sich Computermodelle helfen den Forschern dabei, die Prozesse in der Schneedecke, z. B. Ablagerung, Transport, Verdunstung oder Schmelze von Schnee, möglichst realitätsnah zu simulieren. 24 | 25 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus |2| Mit diesen Berechnungen lässt sich die Menge und die Qualität des Schmelzwassers aus Schneedecke und Gletschereis bestimmen. Das „Schneemodell“ überprüfen die Wissenschaftler anhand hydrologischer Messungen und entwickeln es ständig weiter: So liefert es wichtige Informationen über den Wasserhaushalt der Region, zum Beispiel zur Schneerücklage und der Menge an Schmelzwasser, das in den wärmeren Monaten abfließt. Für ihre Untersuchungen stützen sich die Wissenschaftler auch auf atmosphärische Strömungen und Großwetterlagen, aus denen sie Informationen über den regionalen Wasserhaushalt ableiten. Die statistischen Verfahren zielen darauf ab, Niederschlagsmengen, den Schneeanteil am Niederschlag sowie die Gletscherschmelze abzuschätzen. Aus den Zusammenhängen zwischen großer Skala (atmosphärische Zirkulationsmuster) und kleiner Skala (Hochgebirgshydrologie) lässt sich vorhersagen, wie sich der Klimawandel auf den regionalen Wasserkreislauf auswirkt. Diese Prognosen sind insbesondere für die Energiewirtschaft und die langfristigen Planungen der Behörden von Bedeutung. | |3| Universität Augsburg (UAU) www.uni-augsburg.de Konsortialpartner | 1 |Kapelle Mariä Heimsuchung auf dem Zugspitzplatt | 2 | Ansaugleitungen zur Erfassung von Luftschadstoffen |1| | 3 | Lufthygienische Messstation |2| | Umweltbundesamt (UBA) | Die Erdatmosphäre ist ein wichtiger Gradmesser für den Klimawandel. Mit Global Atmosphere Watch (GAW) rief die UNO 1989 ein Programm ins Leben, um die chemischen und physikalischen Veränderungen in der Atmosphäre zu beobachten. Weltweit sammelt GAW Daten aus 29 globalen Messstationen. Fast alle Globalobservatorien befinden sich im Hochgebirge oder in Küstenregionen. Der Grund: Die Messungsergebnisse sollen möglichst nicht durch lokale, von Menschen verursachte Einflüsse, wie zum Beispiel durch Straßenverkehr, Heizung oder Emissionen der Industrie, verfälscht werden. Die GAW-Stationen zeichnen die Konzentrationen langlebiger Treibhausgase, auch „Klimagase“ genannt, wie z. B. Kohlendioxid, Methan oder Lachgas, und halogenierter Spurengase, wie z. B. FCKW, auf. Außerdem werden chemisch reaktive Gase, wie z. B. Ozon, Kohlenmonoxid und Stickoxide, sowie Aerosole und die atmosphärische Radioaktivität gemessen. Aus den verfügbaren Zeitreihen der ermittelten Gaskonzentrationen ermittelt das Weltdatenzentrum für Treibhausgase in Tokio globale Trends für deren Anstieg in der Atmosphäre. Das GAW-Netzwerk bildet damit das zentrale Messsystem für das weltweite Klimaüberwachungssystem GCOS (Global Climate Observing System). 26 | 27 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus Die einzige GAW-Globalstation in Deutschland befindet sich an den beiden bayerischen Standorten Hoher Peißenberg und Schneefernerhaus, betrieben vom Umweltbundesamt und vom Deutschen Wetterdienst. Die Messungen dort laufen rund um die Uhr. Insgesamt zeichnen die Instrumente der Observatorien 60 Messgrößen in verschiedenen Zeitabständen auf: Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf werden z. B. alle 2,3 Sekunden gemessen, Stickoxide und Kohlenmonoxid alle zehn Sekunden, Lachgas alle fünf Minuten, einige Radionuklide im Zweistundentakt. Tag für Tag produzieren die Messgeräte etwa über 50.000 Messwerte. Inzwischen hat sich das GAW-Programm zu einem integrierten Beobachtungssystem weiterentwickelt: Neben den 29 Globalstationen sind weltweit 600 Regionalstationen im Einsatz. Ihre Messergebnisse sind allerdings weniger repräsentativ, da sie näher an anthropogenen Emissionsquellen liegen. Zu den Bodenstationen kommen noch mobile Messeinrichtungen: Schiffe erfassen wichtige Daten von der anteilig größeren Wasseroberfläche. Flugzeuge und Satelliten messen die atmosphärische Zusammensetzung in großen Höhen – dort, wo die großräumigen und klimabestimmenden Luftströmungen der Erde zu finden sind. Mit seinem weltweiten Messnetzwerk liefert GAW präzises Datenmaterial. Seine „Kunden“ sind Wissenschaftler auf der ganzen Welt: Sie arbeiten daran, die Prognosemodelle für die mittel- und langfristige Klimaentwicklung zu optimieren sowie chemische und physikalische Veränderungen in der Erdatmosphäre besser zu verstehen, die zu einem Klimawandel führen. Die GAW-Daten dienen aber nicht nur der Erforschung des Klimasystems. Sie werden auch gebraucht, um die Wirksamkeit internationaler Klimaschutzabkommen zu überprüfen. So zeigte sich auf Basis von GAW-Daten, dass seit dem Inkrafttreten des Montreal-Protokolls im Januar 1989 die halogenierten Treibhausgase (FCKW) in der Atmosphäre deutlich zurückgegangen sind. | |3| Umweltbundesamt Dessau-Roßlau (UBA) www.umweltbundesamt.de Konsortialpartner |1| |2| | Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) | Heute lässt es sich nicht rückwirkend feststellen, ob sich die Temperatur in den Tiefen der Zugspitze in den vergangenen Jahren bereits verändert hat. Um aber zukünftige Veränderungen des Permafrosts dokumentieren zu können, errichtete das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) im Jahr 2007 im Auftrag des Bayerischen Umweltministeriums eine Messanlage im Inneren des Zugspitzgipfels (siehe auch S. 22 f.). 28 | 29 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus In zwei Bohrlöchern, die quer durch den Gipfelkamm verlaufen, wurde je eine Messkette mit Temperatursensoren eingebaut. So wird im Berg automatisiert stündlich die Temperatur gemessen und auch vor Ort gespeichert. Die Daten können per Fernübertragung vom LfU in Augsburg abgerufen werden. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass der Fels an der sonnenexponierten Südseite im Sommer rund 14 Meter tief auftaut, an der Nordwand nur etwa 2,5 Meter tief. Im Kern des Permafrostbereichs schwankt die Temperatur im Lauf eines Jahres nur um etwa ein halbes Grad. Mit ‒ 1,3 °C am „wärmsten“ ist es im Felsinneren im Februar, mit ‒ 1,8 °C am kältesten im August. Was paradox klingt, ist dennoch korrekt: Gestein leitet die Wärme nur sehr langsam, deswegen verschiebt sich die Temperaturkurve des Felsinneren um ein halbes Jahr. Eine signifikante Veränderung der Temperaturen im Berg konnte bisher nicht festgestellt werden. Für Aussagen, ob der Permafrost tendenziell taut, sind langjährige Messreihen erforderlich. Das Projekt wurde deshalb bereits in der Planung auf 15 Jahre Messbetrieb ausgelegt. | Tagesmittel Temperatur [°C] Klimaerwärmung und Permafrost: Taut das im Fels gebundene Eis der Zugspitze? Wenn Boden oder Fels mindestens zwei Jahre lang gefroren sind, spricht man von Permafrost. In Bayern findet man ihn zum Beispiel an der Zugspitze, wo im Gipfelbereich das Gestein dauerhaft gefroren ist. Taut das Eis auf – etwa durch den Klimawandel, der gerade in den Alpen die Temperaturen besonders steigen lässt – kann dies weitreichende Folgen haben: Zum einen ist noch unklar, ob sich die Grundwasserströme ändern, wenn künftig abdichtende Eisschichten wegfallen, zum anderen drohen vermehrt Steinschlag und Felsstürze, weil der locker gewordene Fels leicht in Bewegung gerät. 2 –1.2 –1.4 0 –1.6 –2 –1.8 –4 –2 –6 –2.2 –2.4 –8 –10 2011 2012 2013 Temperatur an der Nordwand, 2,3 m unter der Oberfläche Temperatur im Felsinneren, 14,9 m entfernt von der Nordwand |3| | 1 |Bohrarbeiten im August 2007 zur Anbringung von Temperatursensoren im Gipfelkamm | 2 | Datenlogger im Permafrostbereich des Kammstollens | 3 | Temperaturverlauf entlang der Bohrachse im Gipfelkamm Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) www.lfu.bayern.de Konsortialpartner | Virtuelles Alpenobservatorium (VAO) | Internationale Vernetzung im Fokus | 1 | Deutschland – UFS – Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (2.650 m) Das Modell des Virtuellen Instituts hat sich bewährt. Das Ziel der Wissenschaftler war es daher, diesen Kooperationsgedanken auf die wissenschaftlichen Vorhaben zur Erforschung des Klimawandels in der besonders klimasensiblen Alpenregion auszuweiten und für eine internationale Beteiligung zu werben. Denn der Klimawandel macht nicht an Landesgrenzen halt. Und zukunftsfähige Forschung kennt keine Nationen, sondern nur Standorte, die es zu vernetzen gilt. Dringlichkeit und Komplexität dieser Aufgabe legen eine fachlich-grenzüberschreitende Zusammenarbeit der Höhenforschungsstationen in dieser Region ganz besonders nahe – wenn möglich sogar im Verbund mit solchen, in anderen alpenähnlichen Hochgebirgen der Welt. Auf Anregung der UFS haben die alpinen Höhenforschungsstationen in Italien, Frankreich, der Schweiz, Österreich und Deutschland nunmehr begonnen, ihre Forschungsaktivitäten in Form eines „Virtuellen Alpenobservatoriums“ (VAO) zu bündeln und langfristig weiter auszubauen, zum Beispiel im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms „Horizon 2020“. Um die Auswirkungen des Klimawandels im gesamten Alpenbereich präziser und detaillierter als bisher zu prognostizieren, führen die europäischen Partner gemeinsame wissenschaftliche Projekte durch. Deren Messdaten werden in einem zentralen „Alpen-Datenanalysezentrum (DAZ)“ zusammengeführt – einer Einrichtung, die es woanders in vergleichbarer Form nicht gibt. Unabhängig vom Standort und unabhängig vom Zeitpunkt ermöglicht diese Vorgehensweise einen schnelleren Datenaustausch als bisher. Das Virtuelle Alpenobservatorium bringt damit eine neue Qualität in die europäische Klimaforschung. | | 2 | Österreich – Sonnblick Observatorium; Naturpark Hohe Tauern (3.106 m) | 3 | Schweiz – HFSJG – Hochalpine Forschungsstationen Jungfraujoch & Gornergrat (3.580 m) | 4 | Italien – EURAC research – Satellitenempfangsanlage der EURAC auf dem Rittner Horn (2.260 m) |1| |2| |3| |4| | 5 | Frankreich – OHP – Observatoire Haute Provence (650 m) |5| Virtuelles Alpenobservatorium www.schneefernerhaus.de 30 | 31 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus VAO Partner | Leben und Arbeiten in der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | Für die Wissenschaftler ist das Schneefernerhaus nicht nur wegen der hochmodernen Labor- und Gebäudetechnik ein optimaler Arbeitsplatz. Hier können sie sich zudem ganz auf ihre Forschung konzentrieren und intensiv austauschen. Um alle arbeitstechnischen Belange der Wissenschaftler kümmert sich das neunköpfige Technik- und Servicepersonal der Betriebsgesellschaft UFS GmbH. Um die Forschungsarbeiten nicht zu beeinträchtigen, wurde beispielsweise eine kabellose und leistungsstarke elektrische Schneefräse entwickelt, die seit März 2013 im Einsatz ist. Die Mitarbeiter der UFS managen zudem die Forschungsflächen, den Tagungs- und Übernachtungsbereich und die umfangreichen Sicherheitseinrichtungen. Besondere Herausforderungen dieses hochalpinen Arbeitsplatzes sind die immer wieder auftretenden Wetterextreme, der niedrige Luftdruck, die niedrige Luftfeuchtigkeit sowie die hohe UV-Strahlung. Alle Mitarbeiter werden daher regelmäßig arbeitsmedizinisch untersucht. | 1 | Überprüfung der Sammler für organische Luftschadstoffe | 2 | Verlegung einer Ansaugleitung zum Gipfelkamm (zur Messung von Radon) | 3 | Bergeübung an der Forschungsbahn |4| |3| Umweltforschungsstation Schneefernerhaus |2| | 5 | Erschwerte Anreisebedingungen durch meterhohen Neuschnee Als neutrale Serviceeinrichtung wird die Betriebsgesellschaft UFS GmbH vom Hauptgesellschafter Freistaat Bayern und den regionalen Gesellschaftern Markt Garmisch-Partenkirchen, Landkreis Garmisch-Partenkirchen und der Gemeinde Grainau getragen. | 32 | 33 |1| | 4 | Kontrolle des Lawinenschutzes über dem Schneefernerhaus |5| Leben und Arbeiten UFS | Infrastruktur der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | Auf neun Stockwerken mit insgesamt 1.200 Quadratmetern befinden sich Labore, Büros und Experimentierterrassen in unterschiedlichen Höhenbereichen. Daneben gibt es Konferenz- und Übernachtungsräume sowie ein Kasino als Aufenthalts- und Speisebereich. Labor- und Gebäudetechnik sind auf höchstem Niveau, wie zum Beispiel das integrierte Kälte-/ Wärmesystem. Hier wird die Abwärme, die bei einem Großteil der wissenschaftlichen Geräte entsteht, als Energiequelle für die zentrale Wärmepumpenanlage genutzt. |1| |2| Dank einer eigenen Personenseilbahn und eines eigenen Bahnhofs für die Zahnradbahn ist die Station ganzjährig erreichbar. Das Schneefernerhaus steht nicht nur den zehn Konsortialpartnern, sondern allen Interessenten aus Forschung, Wissenschaft und Wirtschaft zur Verfügung, sei es für die eigene Forschung, für wissenschaftliche Workshops, Symposien oder Tagungen. | | 1 | Übernachtungszimmer | 2 | Bahnhof „Schneefernerhaus“ der Zahnradbahn | 3 | Notfallausrüstung |3| 34 | 35 |4| Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | 4 | Tagungsraum „Gletscherstube“ Infrastruktur UFS Blick auf den Gipfel der Zugspitze 36 | 37 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus | Bildnachweise | | Titel – M. Neumann (UFS GmbH) | S. 2 / 3 Inhalt – S. Specht | S. 4 / 5 UFS – M. Neumann (UFS GmbH) | S. 6 / 7 – 1 – BZB AG, Technikmuseum Berlin; 2 – G. Barth; 3 – © Dr. Wolff & Tritschler; 4 – BZB AG, Technikmuseum Berlin; 5 – M. Neumann (UFS GmbH) | S. 8 / 9 – S. Specht | S. 10 / 11 (DLR) – 1 – M. Neumann (UFS GmbH); 2 – Satellitenaufnahme (DLR); 3 – Satellitenaufnahme (DLR) | S. 12 / 13 (DWD) – 1 – M. Neumann (UFS GmbH); 3 – S. Specht | S. 14 / 15 (HMGU) – 1 – S. Specht; 2 – M. Neumann (UFS GmbH) | S. 16 / 17 (KIT) – 1 – M. Neumann (UFS GmbH); 2 – H. Vogelmann (KIT); 3 – M. Neumann (UFS GmbH); 4 – Markus Breig (KIT) | S. 18 / 19 (LMU) – 1 – S. Specht; 2 – LMU; 3 – LMU | S. 20 / 21 (MPG) – 1 – Max-Planck-Gesellschaft; 2 – MaxPlanck-Gesellschaft; 3 – Max-Planck-Gesellschaft | S. 22 / 23 (TUM) – 1 – S. Specht; 2 – M. Neumann (UFS GmbH); 3 – Technische Universität München | S. 24 / 25 (UAU) – 1 – Universität Augsburg; 2 – Universität Augsburg; 3 – Universität Augsburg | S. 26 / 27 (UBA) – 1 – S. Specht; 2 – S. Specht; 3 – L. Ries (UBA) | S. 28 / 29 (LfU) – 1 – Bayerisches Landesamt für Umwelt; 2 – G. Barth | S. 30 / 31 (VAO) – 1 – M. Neumann (UFS GmbH); 2 – ZAMG – Observatorium Sonnblick ; 3 – Stiftung Hochalpine Forschungsstationen Jungfraujoch & Gornergrat; 4 – Europäische Akademie Bozen (EURAC); 5 – Observatoire de Haute-Provence (OHP) | S. 32 / 33 (Leben und Arbeiten) – 1 – G. Barth; 2 – M. Neumann (UFS GmbH); 3 – M. Neumann (UFS GmbH); 4 – M. Neumann (UFS GmbH); 5 – M. Neumann (UFS GmbH) | S. 34 / 35 (Infrastruktur) – 1 – M. Neumann (UFS GmbH); 2 – M. Neumann (UFS GmbH); 3 – M. Neumann (UFS GmbH); 4 – M. Neumann (UFS GmbH) | S. 36 / 37 – S. Specht | S. 38 / 39 – UFS GmbH | Impressum | Herausgeber Betriebsgesellschaft Umweltforschungsstation Schneefernerhaus GmbH Zugspitze 5 82475 Zugspitze Internet www.schneefernerhaus.de E-Mail [email protected] Titelfoto Markus Neumann (UFS GmbH) Redaktion Dr. Ulrich Marsch; Barbara Wankerl Technische Universität München Corporate Communications Center Gestaltung ediundsepp Gestaltungsgesellschaft ediundsepp.de Lektorat Angela Obermaier/ München Textpur, Lektorat München Druck Druckhaus Adame Stand Oktober 2014 38 | 39 Umweltforschungsstation Schneefernerhaus © Betriebsgesellschaft Umweltforschungsstation Schneefernerhaus GmbH, alle Rechte vorbehalten. Mit Biofarben und Ökostrom gedruckt. Bei publizistischer Verwertung – auch von Teilen – Angabe der Quelle und Übersendung eines Belegexemplars erbeten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte sind vorbehalten. Die Publikation wird kostenlos abgegeben, jede entgeltliche Weitergabe ist untersagt.
