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Schnee-Monitoring im Angesicht des Klimawandels

Schnee-Monitoring im Angesicht des Klimawandels
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Schneemengen haben Einfluss auf Tourismus, Energieproduktion und Wasserversorgung. Angesichts des Klimawandels wird es daher immer wichtiger, ein Auge auf den Schnee zu haben.

Am Abend des 6. Dezembers 2020 lagen zahlreiche Berghänge in den italienischen Dolomiten und den Alpen in Südösterreich unter 3 Meter Schnee begraben. Ein Schneesturm war über Südeuropa gefegt und hatte einige Gebiete im Hochgebirge mit rekordverdächtigen Mengen von 900 mm Schnee in 24 Stunden bedeckt. Der Schnee behinderte den Verkehr und erhöhte das Risiko von Lawinen, verlockte aber gleichzeitig auch Skifans, die einige der besten Skiregionen Europas aufgrund der Schließungen wegen COVID-19 nicht besuchen konnten.

Ob fürs Skifahren oder nicht: Schnee ist wichtig, insbesondere für natürliche Ökosysteme, unsere Wasserversorgung und für die Industrien, die von ihm abhängig sind. Schneefallmuster zu untersuchen – Dauer, Menge, Schmelzzeiten pro Stunde oder Jahrzehnt –, ist unter Forschenden auf der ganzen Welt ein beliebter Wintersport. Aber den Überblick zu behalten, ist nicht immer einfach.

Warum ist Schnee so wichtig?

„Das Trinkwasser einiger Milliarden Menschen hängt von Schnee ab. Seine Funktion als Wasserspeicher ist wahrscheinlich der wichtigste Aspekt, wenn man sich Schnee ansieht“, sagt Dr. David Robinson, Klimatologe an der Rutgers University. „Ohne Schnee absorbiert die Erdoberfläche mehr Energie. Der Schnee reflektiert das Sonnenlicht und kühlt die Atmosphäre ab. Wenn der Schnee im Frühling früher schmilzt, kann es früher wärmer werden, was zu einem wärmeren Sommer führen und den Boden weiter austrocknen kann“, erklärt er.

Schnee gilt als sehr eigenwilliges Wetterphänomen, eins, das in der Wissenschaftssprache eine hohe natürliche Variabilität besitzt: Schnee bildet sich nur in einem kleinen Temperaturfenster, und von Jahr zu Jahr können sich Schneemengen erheblich unterscheiden.

Doch Beobachtungen der letzten Jahrzehnte zeigen, dass Schnee immer knapper wird, und Prognosen zufolge soll es in Europa in den nächsten 10 bis 20 Jahren weniger Schnee geben. „Wir sehen langfristig einen klaren Abwärtstrend bei den Schneemengen“, so Dr. Kari Luojus, Leiter der Forschungsgruppe für Satellitendienste am Finnischen Meteorologischen Institut. Vor Kurzem hat sein Team eine Darstellung veröffentlicht, die als die akkurateste Darstellung der Schneebedingungen auf der Nordhalbkugel seit 1979 gilt. Die Daten zeigen, dass die Schneemengen zwar in Eurasien in etwa gleich geblieben und in Nordamerika weniger geworden sind, dass die Ausmaße der Schneedecke aber signifikant abgenommen haben, besonders im Spätfrühling. Das heißt also, dass der Schnee womöglich immer früher schmilzt.

„Es gibt ein generelles Schrumpfen der Schneedecke“, bestätigt Dr. Robinson. „Seit den 70ern hat die Frühjahrsschneedecke jedes Jahrzehnt abgenommen.“ Der Klimatologe, der sich schon seit mehr als drei Jahrzehnten mit Schnee beschäftigt, betont auch, dass Schnee extrem abhängig von Temperaturen rund um den Gefrierpunkt ist. Während −5 °C für viel Schnee sorgen können, wird dieselbe Wassermasse bei +5 °C zu Regen. Diese zehn Grad machen also laut Dr. Robinson einen riesigen Unterschied. Und dieser Übergang von Minus- zu Plusgraden geschieht immer früher im Jahr. „Diesen Übergang zum Tauwetter im Frühling sehen wir immer früher, und dann heißt es: Tschüss, Schnee.“

Das gilt für Schnee im Flachland auf der Nordhalbkugel, nicht jedoch für Höhenlagen. „Sobald man weiter in die Höhe geht, ändern sich die Schneebedingungen schnell, und aus ein paar Zentimetern können einige Meter werden, was man auf Satellitenbildern nicht gut sehen kann“, so Dr. Luojus. Er betont, dass die Daten seines Teams sich nur auf Regionen ohne Berge beziehen. Da Höhenlagen nur wenig besiedelt sind, müssen sich die Forschenden bei historischen Schneemengendaten auf die Wetterstationen verlassen. Doch da die Schneeschmelze aus Gebirgen wie den Alpen oder dem Himalaja wichtige Süßwasserversorger für Milliarden von Menschen macht, wird es immer wichtiger, die Schneemengen auf den Berghängen präzise zu beobachten, damit sowohl die Wasserversorgung gesichert ist als auch frühzeitig vor Überflutungen gewarnt werden kann.

Zuverlässige Schneevorhersagen in Bergregionen

Genaue Messungen und Vorhersagen von Schneebedingungen in den Bergen sind auch für den Wintertourismus unerlässlich. Aufgrund der unberechenbaren Bedingungen werden die Daten immer wichtiger. Einem Bericht der Skiindustrie zufolge lagen die Schneemengen in der Frühsaison während der Jahre 2014 bis 2018 in den Wintersportorten in den Alpen – die etwa 43 % der globalen Wintersportfans anziehen – unter dem Durchschnitt. „Dass es gute Schneebedingungen gibt, ist nicht selbstverständlich, vor allem nicht in niedrigeren Lagen“, so Dr. Samuel Morin, Schnee- und Klimaforscher am Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) in Grenoble, Frankreich. Er erklärt, dass dort die höheren Temperaturen langfristig die gravierendsten Auswirkungen haben werden. „Eine Definition dieser Lagen ist schwierig, weil das auch vom lokalen Klima und weiteren Faktoren abhängt. In den Alpen liegt die Grenze bei etwa 1.500 m. Das ist der kritische Punkt, unter dem wir die größten Auswirkungen erwarten.“

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Die Skiindustrie passt sich schon seit Jahren an, größtenteils durch Schneekanonen und ähnliche technische Werkzeuge zur Schneeerzeugung. „Der Fokus lag darauf, die Auswirkungen von gelegentlichen Wintern mit wenig Schnee abzumildern. Inzwischen gehört die Schneeerzeugung fest zu den Wintersportgebieten dazu und wird als Anpassung an den Klimawandel betrachtet“, erklärt Dr. Morin. Allein österreichische Wintersportgebiete haben beispielsweise seit 2008 etwa 1 Milliarde Euro für die Schneeerzeugung ausgegeben.

Doch auch die Schneeerzeugung ist stark von Schneefall und Wetterdaten abhängig. Laut Dr. Morin bietet ProSnow, ein Projekt von Meteo France und Partnern in Frankreich, Österreich, Deutschland und der Schweiz Wintersportgebieten in Echtzeit die Möglichkeit, die Schneeversorgung im Blick zu behalten. Das Tool vereint die Schneedaten der Gebiete, die Menge des technisch erzeugten Schnees, weitere Wetterdaten und saisonale Vorhersagen, um zu simulieren, wie sich die Schneedecke im Laufe der Zeit verändern könnte. „So können die Gebiete ihr Schneemanagement ein paar Wochen im Voraus optimieren“, erklärt Dr. Morin. Sie können sehen, ob sie genug Schnee haben, ob sie womöglich zu viel produzieren, ob höhere Temperaturen anstehen oder ob die Wind- und Temperaturbedingungen sich für die Schneeerzeugung eignen.

Dr. Morin hat auch mit dem Copernicus-Klimawandeldienst (C3S) an einem Klimadienst gearbeitet, der den langfristigen Einfluss des Klimawandels auf die Schneebedingungen in Wintersportgebieten untersucht. Das Datenset für alle Bergregionen Europas bezieht knapp 40 Variablen mit ein, darunter Schneefall und -tiefe, Wassergehalt und die jährliche Menge an technisch erzeugtem Schnee. Es bietet außerdem Vorhersagen zur Schneeentwicklung anhand verschiedener Klimaszenarien und vergleicht für den gesamten Kontinent vergangene Schneebedingungen mit zukünftigen. Allerdings stehen keine sehr ortsgenauen Daten zu Skibedingungen zur Verfügung; die Wintersportgebiete müssen die Informationen also mit lokalen Daten und ihrem Fachwissen kombinieren.

Auf Grundlage dieses Datensets hat der C3S im Dezember ein neues Tool ins Leben gerufen, das der Tourismusindustrie vergangene Schneebedingungen (ab 1961) zeigt und sie mit möglichen zukünftigen Bedingungen bis Ende des Jahrhunderts vergleicht.

Meteorologische und Schneeindikatoren für den Bergtourismus in Europa von 1986 bis 2100, Copernicus-Klimawandeldienst, EZMW

„Dieses Tool gibt öffentlichen und privaten Interessensvertretungen in der Tourismusbranche wie Skigebieten und Seilbahnunternehmen eine Fülle von Informationen an die Hand, mit der sie den Einfluss der Schneebedingungen innerhalb der letzten Jahrzehnte verstehen und zukünftige Schneeszenarien an ihren Standorten simulieren können“, so Chiara Cagnazzo, Managerin der Sektoriellen Informationssysteme beim C3S. „Letztendlich kann es ihnen dabei helfen, Investitionen zu planen und ihre Klimaresilienz zu verbessern.“

Nicht nur der Tourismus profitiert vom Schnee-Monitoring

An der Rutgers University beschäftigt sich Dr. David Robinsons Global Snow Lab täglich mit der Schneedecke in Eurasien und Nordamerika und erstellt öffentlich verfügbare Karten. „Sie werden hauptsächlich von Forschenden genutzt, die sich mit Schneeklima und seiner Anwendung befassen, aber auch von Hydrologinnen und Hydrologen und für langfristige saisonale Vorhersagen“, erklärt Dr. Robinson. Er sagt auch, dass weniger Schnee und eine frühere Schneeschmelze im Frühjahr die Hauptsorgen sind, besonders in südlicheren Regionen, die sich einer stärkeren Erwärmung gegenübersehen.

Finnlands größtes Wasserkraftunternehmen nutzt die Daten von GlobSnow des Finnischen Meteorologischen Instituts, um seine Arbeit an die Schneebedingungen anzupassen, erzählt Dr. Kari Luojus. Doch nicht alle Daten sind leicht zu interpretieren. „Eine Herausforderung ist, dass Wasserkraft besonders in den Alpen präsent ist und wir präzisere Daten aus Bergregionen benötigen. Wenn der saisonale Schnee abnimmt, wird es Dürren in großen Gebieten geben. Ein klarer Abwärtstrend bei der Ausdehnung der Schneedecke im Frühjahr hat auch Einfluss auf das zeitliche Muster von Flusswassermengen und die Wasserverfügbarkeit“, erklärt er.

Den aktuellen Schneeverlusttrend umzukehren ist schwierig, besonders bei der Schmelze im Frühjahr. „In keiner Vorhersage deutet sich eine Umkehrung dieses Musters an“, so Dr. Robinson. „Wir können nur auf eine geringere Erhöhung der Temperaturen hoffen, damit die Temperaturen im Winter so nah am Gefrierpunkt bleiben wie möglich und wir ein bisschen Schnee erhalten können.“ Ähnlich sieht es auch Dr. Morin: „Zumindest in niedrigeren Höhenlagen wird es mehr und mehr Regen geben und weniger Schnee. Bis 2050 könnte der Schnee im Vergleich zu den frühen 2000er-Jahren um 10 bis 40 Prozent abnehmen. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts könnte sich das Klima vielleicht irgendwie stabilisieren, wenn wir es schaffen, CO2-neutral zu werden. Dann könnten sich auch die Schneemengen auf dem Level einpendeln, auf dem sie dann sein werden.“

Was den Wintersport angeht, glaubt Dr. Morin, dass die Regionen in den nächsten Jahrzehnten noch mit den Veränderungen umgehen können werden, insbesondere, wenn man die Klimawandeldaten betrachtet, die sich auf die Schneeerzeugung auswirken. „Wintersportgebiete nutzen die Informationen, die wir aus dem C3S ziehen, um zu erfahren, welche kurz- und langfristigen Effekte der Klimawandel auf sie haben wird und anhand dessen strategisch zu planen. Einige können erhalten bleiben, andere müssen ihre Geschäfte basierend auf ihren Tourismus- und Klimastrategien ausweiten.“ Doch nicht nur Wintersportgebiete können Nutzen aus den Daten ziehen: „Die Schneedaten des C3S können dem Bergtourismus dabei helfen, nachhaltiger zu werden, und sie bieten lokalen Gemeinschaften die Möglichkeit, wirtschaftliche Aktivitäten aufzunehmen, die zu den zukünftigen Klimabedingungen passen“, so Chiara Cagnazzo.