Universität Innsbruck
Forschungsstation am Berg

Die Messstation „Proviantdepot“, die die AG von Thomas Marke im September 2019 im Rofental auf 2730 m installiert hat, liefert wichtige Daten für die Modellierungen der Wissenschaftler*innen.

Was pas­siert, wenn sich das Klima ändert

Die Klimakrise und ihre Folgen beschäftigen derzeit viele Wissenschafter*innen. Thomas Marke vom Institut für Geographie der Uni Innsbruck forscht an der Schnittstelle zwischen Klima und Wasserhaushalt und will die regionalen Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt abschätzen.

Die jüngsten Berichte des Weltklimarates IPCC haben deutlich gemacht: Die Auswirkungen des menschengemachten Klimawandels sind bereits heute auf allen Kontinenten deutlich spürbar und reichen von der Zunahme von Extremereignissen über Dürre oder Gletscherschmelze bis hin zum Meeresspiegelanstieg. Der Alpenraum war und ist massiv von den Folgen des Klimawandels betroffen. Aber was genau bedeuten die berechneten Szenarien für unsere Region? „Bei der Frage wie sich globalen Änderungen des Klimas regional auswirken, gibt es gerade in Gebirgsregionen noch viele Unsicherheiten“, erklärt Thomas Marke vom Institut für Geographie der Uni Innsbruck. „Vorherzusagen, was genau auf uns zukommt ist schwierig. Man sieht natürlich bereits einen starken Rückgang der Gletscher sowie Änderungen im Schneebereich, z.B. was die Anzahl der Schneedeckentage oder die Schneehöhen betrifft. Da aber im Bereich des Wasserhaushaltes sehr viele Faktoren zusammenspielen, sind die Änderungen nicht linear vorhersehbar.“ In seiner Arbeitsgruppe arbeitet der Geograph an Modellen, die die Folgen der klimatischen Änderungen auf den Wasserhaushalt regional berechnen sollen. „An der Universität Innsbruck blicken wir auf eine lange Geschichte der alpinen Forschung zurück. Hydrologisch wertvolle Messdaten, von denen wir auch in der Modellierung profitieren, existieren im Rofental (Ötztaler Alpen) bereits seit 150 Jahren. Hier haben wir die idealen Rahmenbedingungen für unsere Forschungsaktivitäten“, so Marke.

Komplexe Zusammenhänge

Veränderungen im Wasserhaushalt können regional große Auswirkungen haben. Dass Änderungen im Bereich des Niederschlages ein vermehrtes Aufkommen von Hochwasser verursachen können, liegt auf der Hand. Aber auch die Aufteilung in festen (Schnee) und flüssigen (Regen) Niederschlag, die Verteilung von Schnee und der Zeitpunkt der Schneeschmelze haben Folgen auf den Wasserhaushalt einer Gebirgsregion. „Diese Änderungen im Wasserhaushalt zu quantifizieren, ist ein wichtiger Punkt unserer Forschung“, erklärt Thomas Marke. „Dabei geht es zum einen natürlich um die zukünftige Wasserverfügbarkeit die z.B. für den Tourismus oder die Energieerzeugung durch Wasserkraft von Bedeutung ist, auf der anderen Seite aber auch um Veränderungen im Bereich des Auftretens von Extremereignissen wie Hochwasser.“ Die Rechenmodelle, die die Wissenschaftler*innen um Marke dabei nutzen, sind Open-Source-Modelle, die international von Wissenschaftlerinnen im Wasserbereich weiterentwickelt und angewendet werden. In seiner Gruppe werden diese Modelle an die besonderen Bedingungen in Gebirgsregionen angepasst. „Unsere Modellregion sind die Tiroler Alpen, ganz besonders das Rofental. Hier betreibt unser Institut seit vielen Jahren hydroklimatologische Messstationen, die unsere Modelle mit stündlichen Messungen von Temperatur, Niederschlagsmenge, kurzwelliger Sonneneinstrahlung, langwelliger Einstrahlung aus der Atmosphäre, Windgeschwindigkeit und Luftfeuchte füttern“, erklärt Marke. Neben diesen Wetterdaten fließen diverse Flächeninformationen über Landnutzung, Topographie sowie die vorherrschenden Bodenarten in die Modelle der Innsbrucker Wissenschaftler*innen ein, die das modellierte Einzugsgebiet charakterisieren. „Unterschiedliche Landoberflächeneigenschaften führen zu unterschiedlichen Reaktionen im Wasserbereich, z.B. im Abfluss“, erklärt der Wissenschaftler. „Ist der Boden versiegelt, kann Niederschlag nicht versickern und gelangt schneller in die umliegenden Fließgewässer. Haben wir einen natürlichen Boden, der vielleicht noch stark bewachsen ist, wird im Boden Wasser gespeichert und auch ein Teil des Niederschlags über die Verdunstung an die Atmosphäre zurückgegeben.“

Um ihre Modelle zu überprüfen, arbeiten die Wissenschaftler*innen mit Beobachtungsdaten aus der Vergangenheit. „Ein Modell kann in der Zukunft nur so gut sein, wie es in der Vergangenheit funktioniert. Deshalb ist die Überprüfung mittels Beobachtungsdaten ein wichtiger Weg, um unsere Modelle zu testen und auch weiterzuentwickeln“, verdeutlicht Thomas Marke. „Wenn wir die einzelnen Prozesse und Zusammenhänge genau verstehen, können wir unsere Modelle so verbessern, dass sie möglichst belastbare Daten für die Zukunft liefern.“

Zukunft des Paznauntals

Neben dem Rofental interessieren sich die Wissenschaftler*innen auch für das Tiroler Paznauntal. In dem von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) geförderten Projekt „KIDZ PAZ-NOWn“ wollen sie einen neuen Weg gehen, um die Resilienz und nachhaltige Entwicklung der Region in Bezug auf die vom Klimawandel verursachten Veränderungen zu stärken. „Das Paznauntal hat eine lange Geschichte, was die Bedrohung durch Naturgefahren angeht. Prominenteste Beispiele sind die Lawinenkatastrophe von Galtür 1999 und das große Hochwasser 2005. Wir können hier also auf viel Erfahrung in der Bevölkerung im Umgang mit Naturgefahren zurückgreifen“, erklärt Thomas Marke. „Ob und wie sich Individuen und Gemeinschaften von solchen Extremereignissen erholen, hängt entscheidend von ihrer Resilienz ab – also der Fähigkeit, Herausforderungen und Aufgaben mit vorhandenen Ressourcen zu meistern.“

Das im Jänner 2023 startende Projekt zielt darauf ab, die Resilienz der Bewohner*innen im Paznauntal im Hinblick auf potenzielle klima- und wasserbedingte Gefahren in der nahen (2021 – 2050) und fernen (2071 –  2100) Zukunft zu stärken. „Wir setzen hier auf einen inter- und transdisziplinären Ansatz, der die lokale Bevölkerung im Rahmen einer Bildungs-Forschungskooperation miteinbeziehen will“, beschreibt Marke. Gemeinsam mit den Arbeitsgruppen von Lars Keller (Arbeitsgruppe Bildung für Nachhaltige Entwicklung, Institut für LehrerInnenbildung und Schulforschung der Universität Innsbruck) und Katharina Hüfner (Arbeitsgruppe Psychosomatische Medizin an der Medizinischen Universität Innsbruck) will Thomas Marke hier eine breite Basis für eine nachhaltige Entwicklung der Region schaffen. „Unser Fokus liegt dabei auf dem transdisziplinären Ansatz; wir wollen v.a. gemeinsam mit den Bewohner*innen vor Ort arbeiten“, so Marke. So wollen die Wissenschaftler*innen bereits die konkreten Fragestellungen, die im Rahmen des Projekts bearbeitet werden sollen, gemeinsam mit Schüler*innen der Mittelschule Paznaun – die Generation, die am meisten von der Klimakrise betroffen sein wird – ausarbeiten. Darauf aufbauend sollen dann hydrologische Zukunftsszenarien modelliert und mit der Bevölkerung ausgewertet und diskutiert werden, mit dem Ziel, auf die Herausforderungen der Zukunft bestmöglichst vorbereitet zu sein.

Porträt Thomas Marke

Thomas Marke

Thomas Marke hat an der Ludwig-Maximilians-Universität München Geographie studiert, wo er 2008 promoviert hat. Von 2009 bis 2012 war er als er als Wissenschaftler an der Karl-Franzens-Universität Graz tätig, anschließend wechselte er an das Institut für Geographie an der Universität Innsbruck, wo er heute als assoziierter Professor die Arbeitsgruppe „Alpine Climate and Water Research“ leitet

Dieser Artikel ist in der aktuellen Ausgabe von wissenswert erschienen. Eine digitale Ausgabe finden Sie hier.