nationales klima-beobachtungssystem · autoren und reviewer 84 referenzen 86 bildnachweis 90...

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nationales klima-beobachtungssystem global Climate Observing System – gCOS Schweiz

IGRA IntegratedGlobalRadiosondeArchiveIGRAC InternationalGroundwaterResourcesAssessmentCentreIMIS InterkantonalesMess-undInformations-SystemIPCC IntergovernmentalPanelonClimateChangeIPG InternationalePhänologischeGärtenISDR InternationalStrategyforDisasterReductionIUGG InternationalUnionofGeodesyandGeophysicsJMA JapaneseMeteorologicalAgencyJRC JointResearchCentre,IspraKLIMA KonventionelleKlimastationenLKO Licht-KlimatischesObservatoriumArosaLULUCF LandUse,Land-UseChangeandForestryLWF LangfristigeWaldökosystem-ForschungMERIS MediumResolutionImagingSpectrometerInstrumentMeteoSchweiz BundesamtfürMeteorologieundKlimatologieMISR MultiangleImagingSpectroRadiometerMODIS ModerateResolutionImagingSpectroradiometerMVIRI MeteosatVisibleandInfraredImagerNABEL NationalesBeobachtungsnetzfürLuftfremdstoffeNADUF NationaleDaueruntersuchungderschweizerischenFliessgewässerNAPOL NationalesPollenmessnetzNAQUA NationaleGrundwasserbeobachtungNASA NationalAeronauticsandSpaceAdministrationNBCN NationalBasicClimatologicalNetworkNCCR NationalCenterofCompetenceinResearchNCDC NationalClimaticDataCenterNDACC NetworkfortheDetectionofAtmosphericCompositionChangeNFP NationalesForschungsprogramm

NILU NorwegianInstituteforAirResearch

NIME NiederschlagsmessnetzNOAA NationalOceanicandAtmosphericAdministrationNSIDC NationalSnowandIceDataCenter

OBS Augenbeobachtungs-MessnetzOcCC BeratendesOrganfürFragenderKlimaänderungOECD OrganisationforEconomicCooperationandDevelopmentOMI OzoneMonitoringInstrumentOPERA OperationalProgramfortheExchangeofweatherRAdarinformationPERMOS PermafrostMonitoringSwitzerlandPMOD Physikalisch-MeteorologischesObservatoriumDavosPSI PaulScherrerInstitutQA/SAC QualityAssurance/ScientificActivityCentreRBCN RegionalBasicClimatologicalNetworkSCNAT SchweizerischeAkademiederNaturwissenschaftenSEVIRI SpinningEnhancedVisibleandInfraRedImagerSGI SchweizerGletscherinventarSLF Eidg.InstitutfürSchnee-undLawinenforschungSOGE SystemforObservationofHalogenatedGreenhouseGasesinEuropeSR SystematischeSammlungdesBundesrechtsswisstopo BundesamtfürLandestopografieUNECE UnitedNationsEconomicCommissionforEuropeUNEP UnitedNationsEnvironmentProgrammeUNESCO UnitedNationsEducational,ScientificandCulturalOrganizationUNFCCC UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChangeUVEK Eidg.DepartementfürUmwelt,Verkehr,EnergieundKommunikationVAW VersuchsanstaltfürWasserbau,HydrologieundGlaziologieVBS Eidg.DepartementfürVerteidigung,BevölkerungsschutzundSportWCC WorldCalibrationCenterWCP WorldClimateProgrammeWCRP WorldClimateResearchProgrammeWDCA WorldDataCentreforAerosolsWDCGG WorldDataCentreforGreenhouseGasesWGI WorldGlacierInventoryWGMS WorldGlacierMonitoringServiceWMO WorldMeteorologicalOrganizationWORCC WorldOpticaldepthResearchandCalibrationCenterWOUDC WorldOzoneandUltravioletRadiationDataCenterWRC WorldRadiationCenterWRC-IRS WorldRadiationCenter,SektionInfrarotRadiometrieWRC-SRS WorldRadiationCenter,SektionSolareRadiometrieWRMC WorldRadiationMonitoringCenterWSL Eidg.ForschungsanstaltfürWald,SchneeundLandschaft

AbkürzungenAERONET AerosolRoboticNetworkAGNES AutomatischesGPSNetzSchweizANETZ AutomatischesMessnetzAMDAR AircraftMeteorologicalDataReportingAOD AerosolOpticalDepthASRB AlpineSurfaceRadiationBudget(A)ATSR (Advanced)AlongTrackScanningRadiometerAVHRR AdvancedVeryHighResolutionRadiometerBAFU BundesamtfürUmweltBAG BundesamtfürGesundheitBFS BundesamtfürStatistikBLW BundesamtfürLandwirtschaftBSRN BaselineSurfaceRadiationNetworkCHARM SwissAtmosphericRadiationMonitoringCIMO CommissionforInstrumentsandMethodsofObservationCM-SAF SatelliteApplicationFacilityforClimateMonitoringCNRS CentreNationaldelaRechercheScientifiqueCOP ConferenceofthePartiesCORINE CoordinatedInformationontheEnvironment

COST EuropeanCooperationinthefieldofScientificandTechnicalResearchCWINDE EuropeanWindprofilerNetworkDLR DeutschesZentrumfürLuft-undRaumfahrtDWD DeutscherWetterdienstEAN EuropeanAeroallergenNetworkEARLINET EuropäischesLidarNetzwerkEawag Eidg.AnstaltfürWasserversorgung,Abwasserreinigungund

GewässerschutzECC EuropeanCloudClimatologyEEA EuropeanEnvironmentAgencyECMWF EuropeanCenterforMedium-RangeWeatherForecastsEKK ExpertenkommissionKryosphärederSCNATEMEP EuropeanMonitoringandEvaluationProgrammeEmpa Eidg.Materialprüfungs-undForschungsanstalt

ENET ErgänzungsnetzEPFL EcolePolytechniqueFédéraledeLausanneEPN EuropeanPhenologyNetworkERS EuropeanRemoteSensingSatelliteESA EuropeanSpaceAgencyETH EidgenössischeTechnischeHochschuleZürich(ETHZ)

EUMETSAT EuropeanOrganisationfortheExploitationofMeteorologicalSatellitesEUVC EuropeanUltravioletRadiometerCalibrationCenterFAGS FederationofAstronomicalandGeophysicalDataAnalysisServicesFAO FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNationsFoG FluctuationsofGlaciersGAW GlobalAtmosphereWatchGCOS GlobalClimateObservingSystemGEBA GlobalEnergyBalanceArchiveGEWEX GlobalEnergyandWaterExperimentGFMC GlobalFireMonitoringCenterGLIMS GlobalLandIceMeasurementsfromSpaceGLORIA GlobalObservationResearchInitiativeinAlpineEnvironmentsGMBB GlacierMassBalanceBulletinGMES GlobalMonitoringforEnvironmentandSecurityGNIP GlobalNetworkofIsotopesinPrecipitationGOME GlobalOzoneMonitoringExperimentGPS GlobalPositioningSystemGRDC GlobalRunoffDataCentreGRUAN GCOSReferenceUpperAirNetworkGSN GCOSSurfaceNetwork

GTN GlobalTerrestrialNetwork(-G:Glaciers;-H:Hydrology;-P:Permafrost)GTOS GlobalTerrestrialObservingSystemGUAN GCOSUpperAirNetworkHFSJ HochalpineForschungsstationJungfraujochHUG HydrologischeUntersuchungsgebieteIAC InstitutfürAtmosphäreundKlimaIACS InternationalAssociationofCryosphericSciencesIAEA InternationalAtomicEnergyAgencyIAP InstitutfürAngewandtePhysikICP InternationalCo-operativeProgrammeICSU InternationalCouncilforScienceIDNDR InternationalDecadeforNaturalDisasterReduction

Nationales Klima-Beobachtungssystem Global Climate Observing System – GCOS Schweiz

Impressum

Herausgeber

Swiss GCOS Office

Gabriela Seiz, Nando Foppa

Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Krähbühlstrasse 58

CH-8044 Zürich

http://www.gcos.ch

Zitiervorschlag

Seiz, G., Foppa, N., 2007. Nationales Klima-Beobachtungssystem (GCOS Schweiz).

Publikation von MeteoSchweiz und ProClim, 92 S.

Gestaltung und Realisation

BBG Werbung AG, Thalwil

Druck

Schellenberg Druck AG, Pfäffikon ZH

© MeteoSchweiz, Oktober 2007

�

VorwortWissenschaftliche Datenerhebung braucht Kontinuität. Trends und Entwicklungen aus einem einzelnen Schnappschuss zu er-kennen ist unmöglich. So ist auch eine fundierte Aussage darü-ber, wie sich unser Klima ändert, nur dank regelmässiger und standardisierter Messung von verschiedenen Umweltgrössen möglich. Der eben erschienene 4. Zustandsbericht des Intergo-vernmental Panel on Climate Change (IPCC) zeigt in eindrück-licher Weise, dass die wichtigsten Erkenntnisse und Aussagen zum Zustand unseres Klimas nur unter korrekter zeitlicher Einordnung der Veränderungen möglich sind. Könnten wir die heutige hohe CO2-Konzentration in der Atmosphäre, oder den dramatischen Rückgang der alpinen Gletscher nicht lückenlos in die Entwicklung über die letzten 50 Jahre einordnen, blieben uns die wirklichen Zusammenhänge in diesem komplexen System verborgen.

In einer Umwelt, deren Veränderungen lebensbestimmend sind, hat systematisches Beobachten Tradition. So verfügt die Schweiz über zahlreiche lange Zeitreihen, die heute zu den Grundinfor-mationen über das Klimasystem gehören und von Forschung und Behörden gleichermassen verwendet werden. Die Kompetenz, die durch diese Arbeit aufgebaut wurde, macht die Schweiz zu einem wichtigen Partner in internationalen Programmen zur Klima-beobachtung.

Mit diesem Bericht liegt nun zum ersten Mal eine umfassende Information über die Klimavariablen vor, die seit vielen Jahren in der Schweiz gemessen werden. Er bildet somit den Ausgangs-punkt zur Formulierung einer finanziellen und gesetzlichen Stra-tegie. Damit soll die Zukunft des nationalen Klima-Beobachtungs-systems gesichert werden.

Bern, Oktober 2007

Thomas Stocker Kathy RiklinPräsident ProClim Präsidentin OcCC

�

Die Schweiz verfügt über eine lange Tradition in

der Klimabeobachtung. Über 150 Jahre lange

Temperatur- und Niederschlagsmessreihen, die

weltweit längste Gesamtozon-Reihe, Gletscher-

messungen seit Ende des 19. Jahrhunderts und

das 100-jährige Physikalisch-Meteorologische

Observatorium Davos sind nur einige der beein-

druckenden Eckpunkte des Schweizer Beitrags

an das globale und regionale Klimamonitoring.

Der grosse Wert der Schweizer Klimamess-

reihen liegt in ihrer langjährigen Kontinuität,

systematischen Erhebung und hohen Quali-

tät. Das Abbrechen von Messreihen ist darum

unwiderruflich. Das Swiss GCOS Office beim

Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie

MeteoSchweiz gibt mit diesem Bericht erstmals

einen umfassenden Überblick über die wert-

vollsten langen Reihen der essentiellen Klima-

variablen. Die Zusammenstellung identifiziert

für jede Klimavariable, inwieweit gesetzliche

Grundlagen, Zuständigkeiten oder finanzielle

Ressourcen zur Weiterführung fehlen.

Handlungsbedarf besteht insbesondere bei den

Beobachtungen der Kryosphäre (Gletscher, Per-

mafrost, Schnee): es existieren keine gesetz-

lichen Grundlagen und entsprechend sind die

Messreihen langfristig finanziell nicht gesichert.

Daneben besteht Finanzierungsbedarf für die

CO2-Messreihe auf dem Jungfraujoch, für Be-

obachtungsreihen von Seen und Phänologie,

sowie für drei internationale Datenzentren in

der Schweiz. Zum Verständnis des Klimawan-

dels sowie der Planung und Umsetzung von

adäquaten Massnahmen sind die vorgestell-

ten langen Messreihen des Nationalen Klima-

Beobachtungssystems (GCOS Schweiz) von

zentraler Bedeutung.

Switzerland has a long tradition in climate ob-

servation. Temperature and precipitation series

of more than 150 years, the world‘s longest to-

tal ozone series, glacier measurements since

the end of the 19th century and the 100-year

anniversary of the Physical Meteorological Ob-

servatory Davos are only a few of the impres-

sive cornerstones of the Swiss contribution to

the global and regional climate monitoring.

The high value of Swiss climate measurements

series is reflected in their long-term continuity,

systematic acquisition and remarkable quality.

The interruption of measurement series is the-

refore irrevocable. With this report, the Swiss

GCOS Office at the Federal Office of Meteoro-

logy and Climatology MeteoSwiss gives a first

and comprehensive overview about the most

valuable long series of essential climate varia-

bles. The compilation identifies for each climate

variable to what extent the legal basis, respon-

sability or financial resources for their continua-

tion are missing.

There is a clear need for action with the cryo-

sphere observations (glaciers, permafrost,

snow): there is no legal basis and subsequently,

the measurement series are not financially en-

sured in the long term. In addition, there are

financial requirements for the CO2 measure-

ment series at Jungfraujoch, for observations

of lakes and phenology, as well as for three

international data centers in Switzerland. The

presented long measurement series of the

National Climate Observing System (GCOS

Switzerland) play a significant role for our un-

derstanding of climate change as well as the

planning and implementation of appropriate

measures.

Summary

Inhalt

�

Hydrosphäre

3.1 Abfluss 40

3.2 Seen 42

3.3 Grundwasser 44

3.4 Wassernutzung 46

3.5 Isotope 48

Kryosphäre

3.6 Schneebedeckung 50

3.7 Gletscher 54

3.8 Permafrost 58

Biosphäre

3.9 Landnutzung 60

3.10 Waldökosystem 62

3.11 Waldbrände 64

3.12 Phänologie 66

Ausgangslage 6

Motivation 10

Vorgehen 11

Aufbau 11

2 AtmosphärischeBeobachtungen12–39

3 TerrestrischeBeobachtungen40–67

1 Einleitung6–11

BodennaheMessungen

2.1 Temperatur 12

2.2 Niederschlag 14

2.3 Luftdruck 16

2.4 Sonnenscheindauer 18

2.5 Strahlung 20

FreieAtmosphäre

2.6 Wolken 22

2.7 Wasserdampf 24

ZusammensetzungderAtmosphäre

2.8 Ozon 26

2.9 Kohlendioxid 30

2.10 Treibhausgase 32

2.11 Luftfremdstoffe 34

2.12 Aerosole 36

2.13 Pollen 38

4.1 GEBA 68

4.2 BSRN 70

4.3 WGMS 72

4.4 WeitereZentren 74

Ozon(Kenya) 77

Spurengase(Kenya,Indonesien,Algerien) 78

Gletscher 79

Schlussfolgerungen 80

Ausblick 83

Anhang

AutorenundReviewer 84

Referenzen 86

Bildnachweis 90

Abkürzungen 92

� InternationaleZentren68–75

5 MessreihenimAusland76–79

6 SchlussfolgerungenundAusblick80–92

5

EinleitungDie Beobachtung des Klimas und seiner Änderungen hat in den vergangenen Jahrzehnten, insbesondere seit der Verabschiedung der Klimakonvention 1992, stark an Bedeutung gewonnen. Um Aussagen zur Klimaänderung, zum anthropogenen Einfluss und zu zukünftigen Klimaszenarien machen zu können, sind lang-jährige und qualitativ hochwertige Messreihen notwendig.

1.0

�

AusgangslageDer kürzlich erschienene 4. Bericht des Intergo-

vernmental Panel on Climate Change (IPCC)

fasst den Kenntnisstand über den Klimawan-

del und seine weltweiten Auswirkungen zu-

sammen (IPCC, 2007). Die Schweiz ist dabei

vom Klimawandel im globalen Vergleich über-

durchschnittlich stark betroffen.

Gemäss dem Bericht «Klimaänderung und die

Schweiz 2050» (OcCC, 2007) muss bis ins Jahr

2050 mit einer Erwärmung in der Schweiz von

rund 2°C im Herbst, Winter und Frühjahr so-

wie von knapp 3°C im Sommer gerechnet wer-

den. Bei den Niederschlägen wird von einer

Zunahme um rund 10% im Winter und einer

Abnahme von rund 20% im Sommer ausge-

gangen. Des Weiteren wird mit einer Zunahme

von extremen Niederschlägen speziell im Win-

ter gerechnet, was sich in einigen Regionen in

häufigeren Hochwassern und Murgängen aus-

wirken kann. Der Umgang mit dem Klimawan-

del stellt somit eine grosse aktuelle und zukünf-

tige Herausforderung dar.

Das Klimasystem und seine Komponenten

(verändert nach IPCC, 2007).

Seit dem letzten IPCC-Bericht im Jahre 2001

hat die Forschung wesentliche Fortschritte

beim Verständnis des Klimasystems, der ak-

tuellen Klimaänderungen und ihrer Auswir-

kungen auf Mensch und Natur erzielt. Ein be-

trächtlicher Anteil an dieser Verbesserung des

wissenschaftlichen Verständnisses ist der stark

verbesserten Datengrundlage zu verdanken.

Das optimale Zusammenspiel von Klima-

beobachtung und Klimaforschung/-modellie-

rung wurde bereits in den Anfangsjahren von

IPCC in den 1980er Jahren erkannt. Dies führte

zur Etablierung des Globalen Klima-Beobach-

tungssystems (GCOS) im Zusammenhang mit

der Verabschiedung der Rahmenkonvention

der Vereinten Nationen über Klimaänderung

(Klimakonvention) im Jahre 1992. Unter dem

Titel «Systematic Observation» im Artikel 5 der

EIN

lEIT

UN

G

Das Klimasystem

Klimakonvention und im Artikel 10 des darauf

aufbauenden Kyoto-Protokolls sind die Forde-

rungen und Ziele zur systematischen Beobach-

tung verankert.

GCOS ist eine gemeinsame Initiative der Welt-

organisation für Meteorologie (WMO), der

Ozeanographischen Kommission der UNESCO,

des Umweltprogramms der Vereinten Natio-

nen (UNEP) und des Internationalen Wissen-

schaftsrats (ICSU). Durch GCOS soll sicherge-

stellt werden, dass die nötigen klimarelevanten

Beobachtungen und Informationen systema-

tisch erfasst und allen potentiellen Benutzern

zur Verfügung gestellt werden. GCOS befasst

sich mit dem gesamten Klimasystem: den

physikalischen, chemischen und biologischen

Eigenschaften der Atmosphäre, des Ozeans

und der landoberfläche (siehe Abbildung).

7

�

Die Auswertungen der im Rahmen von

GCOS erhobenen Klima-Beobachtungsrei-

hen bilden eine wichtige Grundlage für die

Synthesearbeiten der internationalen Klima-

Experten (z.B. IPCC-Berichte, WMO Ozon

Assessment Reports). Im 4. IPCC-Bericht sind

verschiedene Beiträge mit Schweizer Mess-

reihen zur Klimabeobachtung erwähnt, u.a.

Niederschlag (Schmidli und Frei, 2005), Strah-

lung (Philipona et al., 2005; Wild et al., 2005),

Schnee (Scherrer et al., 2004), Gletscher (Zemp

et al., 2005), Permafrost (Vonder Mühll et

al., 2004) und Phänologie (Defila und Clot,

2001).

Gemäss GCOS Second Adequacy Report

(WMO, 2003) hat das globale Klima-Beobach-

tungssystem die folgenden wissenschaftlichen

Anforderungen zu erfüllen:

a) den Zustand des globalen Klimasystems

und dessen Variabilität zu charakterisie-

ren.

Dabei hat die Genauigkeit, Homogenität und

Kontinuität der Messreihen hohe Priorität, da-

mit Klimasignale nicht von Störungen, z.B.

durch über die Jahre geänderte Messbedin-

gungen, überdeckt werden. Zur Charakterisie-

rung des Klimasystems ist es notwendig, eine

Reihe von Variablen zum selben Zeitpunkt zu

beobachten und zu messen.

b) die das Klimasystem beeinflussenden

Faktoren zu überwachen, sowohl bezüg-

lich natürlicher wie auch bezüglich anthro-

pogener Beiträge.

Über Jahrzehnte und Jahrhunderte waren die

Variation der Sonneneinstrahlung und die vul-

kanischen Aerosole die entscheidenden natür-

lichen Antriebsgrössen der Klimavariabilität.

Dem gegenüber stehen die anthropogen be-

dingten Ursachen wie Treibhausgase, Aeroso-

le und landnutzungsänderungen.

c) die Erforschung der Ursachen des Klima-

wandels zu fördern.

Ergänzend zu den systematischen Beobach-

tungen der unter (a) und (b) beschriebenen

Zustands- und Antriebsgrössen des Klima-

systems sind geeignete Modelle nötig, welche

die erwarteten Änderungen der Zustandsva-

riablen mit dem Einfluss der Antriebsgrössen

verknüpfen können.

d) die Vorhersage der globalen Klima-

änderung zu unterstützen.

Dabei sollten bei der Vorhersage nicht nur die

Antriebsgrössen gemäss (b) und deren Ge-

schichte betrachtet werden, sondern auch der

momentane Zustand des Klimasystems. lange

Klima-Beobachtungsreihen spielen auch eine

wesentliche Rolle bei der Kalibrierung/Validie-

rung von Klimamodellen.

e) die Informationen zur globalen Klima-

änderung auf die kontinentale und natio-

nale Ebene herunter zu projizieren.

Dies ist umso wichtiger, da sich Auswirkungen

und Anpassungsmassnahmen v.a. auf natio-

naler und lokaler Ebene abspielen werden.

lange Beobachtungsreihen sind zentral, um

Modelle für regionale Klimaszenarien zu ent-

wickeln und um die Wirkungsweise des Klimas

und seiner Variationen auf natürliche Systeme

(z.B. Gletscher, Abfluss, Ökosysteme) zu ver-

stehen. Somit gibt es ein spezifisches Bedürfnis

nach detaillierten lokalen Daten der Zustands-

variablen gemäss (a) und entsprechend nach

einer Verdichtung der globalen Messungen auf

nationaler Ebene.

f) Extremereignisse zu charakterisieren

und ihr Risiko bzw. Schadensanfäligkeit

abzuschätzen.

Die gemessenen Daten, welche die Extrem-

ereignisse (z.B. Hochwasser, Stürme, Hitze)

charakterisieren, sind insbesondere wichtig für

Wirkungsanalysen, Festlegen von Richtlinien

und Anpassungsstrategien.

Damit diese Aufgaben erfüllt werden können,

hat GCOS eine Auswahl von essentiellen Kli-

mavariablen festgelegt (Tabelle 1). Diese Aus-

wahl berücksichtigt neben den wissenschaft-

lichen Anforderungen auch die Messbarkeit

der Klimavariablen auf globaler Ebene. Um

das gesamte Klimasystem und seine Wech-

selwirkungen zu verstehen, sind jedoch wei-

tere Klimavariablen wichtig, die aber zum Zeit-

punkt der Festlegung im Jahr 2003 noch nicht

als systematische Messungen auf globaler Ebe-

ne verfügbar waren. Entsprechend kann es

wichtige Klimavariablen geben, welche in der

Schweiz bereits systematisch gemessen wer-

den, die man ebenfalls für das Nationale Klima-

Beobachtungssystem (GCOS Schweiz) ein-

schliessen sollte.

Bereich Essentielle Klimavariablen

Atmosphäre

BodennahLufttemperatur, Niederschlag, Luftdruck, bodennahe Strahlungsbilanz, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Wasserdampf

Freie AtmosphäreStrahlungsbilanz (inkl. Sonnenstrahlung), Temperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Wasserdampf, Wolken

Zusammensetzung Kohlendioxid, Methan, Ozon, weitere Treibhausgase, Aerosole, Pollen

Ozean

Oberfläche Oberflächentemperatur, Salzgehalt, Meereshöhe, Meereszustand, Meereis, Strömung, Biologische Aktivität, Partialdruck des Kohlendioxids

Zwischen- und Tiefenwasser Temperatur, Salzgehalt, Strömung, Nährstoffe, Kohlenstoff, Spurenstoffe, Phytoplankton

Landoberfläche

Abfluss, Seen, Grundwasser, Wassernutzung, Isotope, Schneebedeckung, Gletscher und Eiskappen, Permafrost, Albedo, Oberflächenbedeckung (inkl. Vegetationstyp), Blattflächenindex, photosynthetische Aktivität, Biomasse, Waldbrand, Phänologie

Die beschriebenen Anforderungen können

nicht alleine durch die globalen Messnetze von

GCOS erfüllt werden. Somit muss durch Koor-

dination auf kontinentaler und insbesondere

nationaler Ebene eine Verdichtung der opera-

tionellen Klimamessnetze realisiert werden.

Dies wurde entsprechend im GCOS Implemen-

tation Plan (WMO, 2004) festgehalten.

Der Betrieb der kontinentalen und nationalen

Netzwerke zur Klimabeobachtung sollte soweit

möglich die GCOS-Prinzipien zur Klimaüber-

wachung (Tabelle 2) berücksichtigen. Beson-

dere Beachtung ist dabei u.a. den Metadaten

(Prinzip #3), der Qualitätssicherung (#4) und

Datenarchivierung (#10) zu schenken. Zu-

dem existieren diverse alte Messdaten, welche

noch nicht in digitaler Form vorliegen und zur

Verlängerung der bedeutungsvollsten Mess-

reihen noch digitalisiert werden sollten.

EIN

LEIT

uN

G

Tab.1. Essentielle Klimavariablen gemäss GCOS Second Adequacy Report (WMO, 2003), ergänzt mit den für die Schweiz zusätzlich relevanten

Variablen (kursiv).

�

Die Schweiz hat eine lange Tradition in der

Beobachtung des Klimas. Schweizer Instituti-

onen haben systematische Beobachtungspro-

gramme aufgebaut, die einen nennenswerten

Beitrag zum globalen Klima-Beobachtungs-

system darstellen. Die wichtigsten systema-

tischen Beobachtungen betreffen das Klima in

Bodennähe und in den höheren Luftschichten,

die Strahlungsbilanz, die atmosphärischen Spu-

rengase, Aerosole und Pollen, die Hydrologie,

den Schnee, die Gletscher und den Permafrost,

sowie klimarelevante Parameter der Biosphäre

(Landnutzung, Waldökosystem, Waldbrände,

Phänologie). Die gewonnenen Daten werden

nach strengen Qualitätskriterien überprüft und

an die Weltdatenzentren übermittelt, wo sie

der internationalen wissenschaftlichen Ge-

meinschaft für integrale Auswertungen zur

Verfügung stehen. Die von Schweizer Institu-

tionen betriebenen Daten- und Kalibrations-

zentren spielen dabei eine wichtige Rolle bei

der Standardisierung der Messdaten und der

verstärkten internationalen Vernetzung.

1. Die Auswirkungen einer Einführung neuer Systeme oder einer

Veränderung bestehender Systeme sind vor der Umsetzung abzu-

schätzen.

2. Für den Übergang zwischen alten und neuen Beobachtungssyste-

men ist ein ausreichend langer Überlappungszeitraum zu gewähr-

leisten.

3. Detaillierte Informationen über den Standort, seine Entwicklungs-

geschichte, die Instrumente, Betriebsweisen, Datenverarbeitungs-

algorithmen und sonstige für die Datenauswertung relevanten Fak-

ten (d.h. Metadaten) sind mit gleicher Sorgfalt zu behandeln und

dokumentieren, wie die erhobenen Daten selbst.

4. Die Qualität und Homogenität der Daten ist im Routinebetrieb re-

gelmässig zu überprüfen.

5. Die Anforderungen an Umwelt- und Klimaüberwachungsprodukte

und Bewertungen, wie z.B. die IPCC-Bewertungen, sind bei der Pri-

oritätenfindung für die nationalen, regionalen und globalen Beo-

bachtungsaktivitäten zu berücksichtigen.

6. Stationen und Beobachtungssysteme mit historisch ununterbro-

chenen Beobachtungsreihen sollten fortgeführt werden.

7. Datenarme Gebiete, weniger häufig beobachtete Parameter, Re-

gionen mit besonderer Empfindlichkeit für Veränderung und Mes-

sungen von Schlüsselparametern mit unzureichender zeitlicher

Auflösung sind bei der Konzeption zusätzlicher Beobachtungs-

massnahmen vorrangig zu behandeln.

8. Für die Konzeption und Implementierung von Systemen müssen

die langzeit-Anforderungen, einschliesslich der entsprechenden

Beobachtungshäufigkeiten, den Netzwerkdesignern und -betrei-

bern sowie Messgerätespezialisten von vornherein bekannt sein.

9. Die sorgfältig geplante Überführung von Beobachtungssystemen

zu Forschungszwecken in langfristige Beobachtungsprogramme ist

zu fördern.

10. Datenmanagementsysteme zur Erleichterung des Zugangs sowie

der Nutzung und Auswertung von Daten und Produkten sollten

grundsätzlich in Klimaüberwachungssystemen enthalten sein.

GCOS-Prinzipien zur Klimaüberwachung

Tab.2. Die 10 Prinzipien sind von den Vertragsstaaten des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC)

an der 5.Vertragsstaatenkonferenz (COP 5) mit dem Entscheid 5/CP.5 im November 1999 genehmigt worden. Die Prinzipien wurden durch den

14.WMO Kongress mit Resolution 9 im Mai 2003 angenommen. (Deutsche Übersetzung: DWD)

10

Wie einleitend erwähnt verfügt die Schweiz

über eine lange Tradition in der Klimabeo-

bachtung. Die langen Klimamessreihen haben

bei den betreibenden Institutionen eine histo-

rische Bedeutung und wissenschaftlich einen

hohen Stellenwert, für die Schweiz und welt-

weit. Trotzdem wird die Weiterführung von

wertvollen langen Messreihen immer wieder

in Frage gestellt. Zudem werden lange Moni-

toring-Reihen im allgemeinen nicht über For-

schungsgelder finanziert.

Das Ziel des Berichts ist die Zusammenstellung

aller klimarelevanten Messreihen der Schweiz,

sowie die Identifikation von Ressourcenproble-

men bei der Weiterführung der wichtigsten

Messreihen.

Der Bericht ist primär eine Bestandesaufnahme

der aktuellen Situation. Bei Variablen, für wel-

che eine klare gesetzliche Grundlage oder Zu-

ständigkeit fehlt, ist begleitend ein Konzept für

das entsprechende Messnetz zu erarbeiten.

Motivation

Im Nachgang zur Ratifikation des Kyoto-Proto-

kolls durch die Eidgenössischen Räte im Som-

mer 2003 hat das Bundesamt für Meteorologie

und Klimatologie MeteoSchweiz die nationale

Koordinationsstelle verstärkt. Der bisherige bei

MeteoSchweiz geführte GCOS Focal Point ist

seit dem 1. Februar 2006 in das Swiss GCOS

Office überführt worden.

Die Aufgabe des Swiss GCOS Office besteht

in der Koordination aller klimarelevanten Mes-

sungen in der Schweiz, welche von Bundes-

ämtern, Forschungsanstalten und Hochschulen

durchgeführt werden. Dazu gehört, die kon-

tinuierlichen und repräsentativen Messungen

langfristig zu planen, d.h. Probleme der Wei-

terführung frühzeitig zu erkennen und entspre-

chende lösungen zu suchen. Soweit möglich

fliessen auch neue Messtechniken in das in-

tegrierte Beobachtungssystem ein. Das Swiss

GCOS Office identifiziert ausserdem Ressour-

cenprobleme beim Betrieb der internationalen

Daten- und Kalibrationszentren in der Schweiz

und unterstützt ausgewählte Messungen im

Ausland finanziell und technologisch.

EIN

lEIT

UN

G

VorgehenIm Frühling 2006 wurde von ProClim und dem

Swiss GCOS Office eine Umfrage bei Hochschu-

len, Forschungsanstalten und Bundesämtern

durchgeführt, um die klimarelevanten Reihen

zu erfassen und allfällig vorhandene Probleme

der Weiterführung zu identifizieren.

Die Kriterien wurden in Anlehnung an ähnliche

Studien zur Auswahl von klimarelevanten Stati-

onen zusammengestellt (Müller, 1980; WMO,

1997). Als Hauptkriterium wurde verlangt, dass

die Reihe (a) länger ist als 50 Jahre, (b) länger

ist als vergleichbare Reihen im Ausland, oder

(c) Klimavariablen/Messtechniken betrifft, wel-

che erst seit kürzerer Zeit verwendet werden.

Als Nebenkriterien wurden unter anderem die

Zugehörigkeit zu internationalen Abkommen/

Datenzentren, die räumliche Repräsentativität,

die Qualität der Messreihe und die Verfügbar-

keit von Metadaten beurteilt. Am Ende des Fra-

gebogens wurde zudem nach dem finanziellen

Ressourcenbedarf für die Weiterführung der

Stationen gefragt.

11

AufbauDer Bericht präsentiert in Kapitel 2 und 3 die

in der Schweiz gemessenen Klimavariablen,

geordnet nach atmosphärischen (Kapitel 2)

und terrestrischen (Kapitel 3) Beobachtungen.

Mit der Umfrage wurden alle essentiellen Kli-

mavariablen gemäss Tabelle 1 abgedeckt und

mit drei weiteren für die Schweiz wichtigen

Variablen («Pollen», «Isotope», «Phänologie»)

ergänzt.

Im Kapitel 4 werden die Internationalen Daten-

zentren von essentiellen Klimavariablen, wel-

che durch Schweizer Institutionen betrieben

werden, vorgestellt. Zudem werden weitere In-

ternationale Zentren, welche in der Schweiz

betrieben werden und für die Klimabeobach-

tung eine grosse Bedeutung haben (z.B. Inter-

nationale Kalibrationszentren), beschrieben.

Kapitel 5 befasst sich mit wertvollen Klima-

messreihen im Ausland, welche von Schweizer

Institutionen finanziert und/oder betrieben

werden.

Im Kapitel 6 werden die wichtigsten Erkennt-

nisse des Berichts in den Schlussfolgerungen

zusammengefasst und ein Ausblick in die Zu-

kunft des nationalen Klima-Beobachtungs-

systems (GCOS Schweiz) gegeben.

TemperaturDie Temperatur stellt einen Hauptindikator für die Veränderungen des Klimas dar. Dank der langen Messreihen der Temperatur in Bodennähe in der Schweiz seit Mitte des 19. Jahrhunderts kön-nen langjährige Trendanalysen durchgeführt werden. Die Auswer-tungen sind eine wichtige Grundlage für die Untersuchung des anthropogenen Anteils an der globalen Erwärmung.

Die Lufttemperatur in Bodennähe wird von

MeteoSchweiz heute an knapp 130 Stationen

gemessen. Diese systematischen Messungen

reichen teilweise bis Dezember 1863 zurück, als

das erste gesamtschweizerische meteorolo-

gische Beobachtungsnetz in Betrieb genom-

men wurde. Monatswerte auf Papier liegen

teilweise schon aus früherer Zeit vor, z.B. Basel

(ab 1755), Genf (1768) oder Grand St. Bernard

(1817). Ab 1980 wurde ein Teil dieser Statio-

nen automatisiert (ANETZ). Die rund 70 ANETZ-

Stationen werden momentan gemäss den

neuesten technologischen Entwicklungen er-

neuert, sowie die restlichen der total rund 130

Stationen bis 2012 ebenfalls in automatische

Stationen umgebaut (Projekt SwissMetNet).

Neben den MeteoSchweiz-Stationen gibt es

unzählige weitere Wetterstationen von kanto-

nalen, kommunalen und privaten Betreibern,

an welchen die Temperatur gemessen wird.

Die MeteoSchweiz-Stationen decken nicht

nur klimatologische Bedürfnisse ab, sondern

dienen auch anderen Nutzergruppen, u. a. für

Warnungen, Flugwetter, Bevölkerungsschutz,

Landwirtschaft und Tourismus. Das Stations-

netz wurde dabei anhand von Bedarfsanalysen

(Messkonzepte 1980 und 2010) laufend über-

prüft und optimal über die Schweiz und die un-

terschiedlichen Höhenstufen verteilt.

An jeder automatischen MeteoSchweiz-Station

werden alle 10 Minuten Messwerte registriert

und an die zentrale Datenbank in Zürich über-

mittelt. Aus den Temperatur-Messungen wer-

den auf Stunden-, Tages-, Monats- und Jahres-

basis das Temperaturmittel, sowie mittlere und

absolute Extremwerte und zahlreiche weitere

Parameter wie z.B. Frost- oder Hitzetage ab-

geleitet.

Für das Verständnis der Änderungen der Tem-

peraturverhältnisse in der Atmosphäre werden

Gesetzliche GrundlagenGemäss Bundesgesetz über die Meteoro-

logie und Klimatologie (MetG, SR 429.1) ist

der Bund verpflichtet, auf dem Gebiet der

Schweiz dauernd und flächendeckend me-

teorologische und klimatologische Daten

zu erfassen. Des Weiteren beteiligt er sich

an Erfassung, Austausch und Auswertung

von internationalen meteorologischen und

klimatologischen Daten. Zudem sorgt er für

die Bereitstellung von klimatologischen In-

formationen sowie für die Umsetzung von

Massnahmen als Beitrag zur langfristigen

Sicherung einer gesunden Umwelt. Für diese

Aufgaben ist das Bundesamt für Meteoro-

logie und Klimatologie MeteoSchweiz zu-

ständig (MetV, SR 429.11).

Messungen Schweiz

2.1

12

§

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000-2.0

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2.5

Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990

Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990

20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)

neben den Bodenstationen mehrmals täglich

Radiosondierungen durchgeführt. Diese verti-

kalen Temperaturmessungen werden immer

mehr durch boden- und satellitengestützte

Fernerkundungsmessungen, sowie in-situ Sen-

soren auf Linienflugzeugen ergänzt (‡ 2.7

Wasserdampf).

Temperatur in der Schweiz 1864 – 2006Abweichung des Jahresmittels vom Durchschnitt 1961-1990

Viele der 1863 ausgewählten Stationsstand-

orte sind auch heute noch in Betrieb. Im Projekt

NORM90 wurde aus den zwölf grossen Klima-

regionen der Schweiz je eine Station ausge-

wählt, an welcher seit mindestens 1900 Mess-

daten erhoben werden. Diese langen Reihen

wurden auf künstliche Brüche und Trends, ver-

ursacht unter anderem durch Stationsverschie-

bungen, Instrumentenwechsel und Eichungen,

untersucht und homogenisiert. Um die An-

zahl der Stationen insbesondere im inneralpi-

nen Raum mit grossen Höhenunterschieden zu

verdichten, wurden 16 weitere Stationen mit

langen Messreihen ab mindestens 1900 ausge-

wählt (Ausnahme: Jungfraujoch erst ab 1930).

Diese total 28 klimatologisch bedeutendsten

Stationen werden als Swiss National Basic Cli-

matological Network (NBCN) bezeichnet.

Lange Reihen und ihre Bedeutung

28 Stationen des Swiss National Basic Climatolo-

gical Network NBCN. 2 Stationen gehören zum

GCOS Surface Network GSN (rot) und 7 zum Re-

gional Basic Climatological Network (rot + blau).

Innerhalb des GCOS Surface Network (GSN)

wird die Temperatur und der Niederschlag welt-

weit an rund 1000 Stationen gemessen und

auf Monatsbasis an die GSN Monitoring Zent-

ren bei der Japanese Meteorological Agency

(JMA) in Tokyo (Temperatur) und beim Deut-

schen Wetterdienst (DWD) in Offenbach (Nie-

derschlag) übermittelt. Bei rund einem Viertel

der Stationen werden die Daten zusätzlich

auf Tagesbasis zur Verfügung gestellt. In der

Schweiz wurden zwei NBCN Stationen als

GSN Stationen ausgewählt, Säntis und Grand

St.Bernard. Die 7 NBCN-Stationen Säntis, Grand

St.Bernard, Genf, Sion, Basel, Zürich und Lugano

gehören zum Regional Basic Climatological

Network (RBCN) der WMO.

Der Betrieb der NBCN Stationen ist innerhalb

des gesetzlichen Auftrags von MeteoSchweiz

als gesichert zu bezeichnen. Hingegen hat sich

bei Stationserneuerungen gezeigt, dass die für

GSN-Standards geforderten Parallelmessungen

von 3 Jahren teilweise finanziell nicht geplant

sind. Für solche ausserordentlichen Aufwän-

de sind jeweils zusätzliche finanzielle Reserven

vorzusehen.

Internationale Einbettung

Ressourcenbedarf

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimaentwicklung/tt_rr_1864.html

Die jährliche Abweichung des Tem-

peraturmittels in der Schweiz vom

langjährigen Durchschnitt (Norm

1961-1990) als eindrückliches Bei-

spiel für den Klimawandel. Der li-

neare Trend zwischen 1864 und

2005 beträgt + 1.1 °C pro 100 Jah-

re, womit sich eine Gesamterwär-

mung 1864-2005 von + 1.5 °C ergibt

(Begert et al., 2005). Die Temperatur

ist global gesehen diejenige Mess-

grösse, an der sich der anthropo-

gene Einfluss auf das Klimasystem

am besten nachweisen lässt. Lang-

jährige Temperaturreihen sind des-

halb entscheidend für die Beobach-

tung, Analyse und Quantifizierung

der Klimaveränderung.

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13

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000-2.0

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Niederschlag2.2Der Niederschlag stellt zusammen mit der Temperatur einen Hauptindikator für die Veränderungen des Klimas dar. Dank der langen Messreihen des Niederschlags in der Schweiz seit Mitte des 19. Jahrhunderts können langjährige Auswertungen durchge- führt werden. Dies ist insbesondere für Auswirkungen der Klima-änderung auf Wasserkreislauf und Wasserhaushalt interessant.

Der Niederschlag wird von MeteoSchweiz heute

an über 400 Stationen gemessen, welche teil-

weise seit Dezember 1863 betrieben werden.

Für einige Stationen reichen die Messreihen bis

ins 18. Jahrhundert zurück, teilweise jedoch

mit grösseren Lücken. Ab 1980 wurde ein Teil

dieser Stationen in automatische Messstatio-

nen (ANETZ) umgewandelt. Die heute rund 70

ANETZ-Stationen werden momentan erneuert,

sowie rund 60 weitere Stationen (KLIMA, ENET)

ebenfalls automatisiert (Projekt SwissMetNet).

Die weiteren Niederschlags-Stationen (NIME,

Totalisatoren) werden vorerst nicht automati-

siert; im Rahmen eines Niederschlagskonzepts

wird aber die Verteilung dieser Stationen in den

nächsten Jahren im Detail untersucht und be-

arbeitet.

An jeder automatischen MeteoSchweiz-Sta-

tion wird alle 10 Minuten die Summe des Nieder-

schlags innerhalb dieser Zeitspanne gemessen.

Aus diesen Messungen wird auf Stunden-,

Tages-, Monats- und Jahresbasis die Nieder-

schlagssumme abgeleitet. An den NIME-Sta-

tionen wird die Niederschlagssumme einmal

täglich vom Stationsbetreuer abgelesen und

einmal monatlich per Post übermittelt. Die

NIME-Messwerte stehen somit nicht in Echt-

zeit zur Verfügung.

Für die Niederschlagsmessung im Hochgebirge

werden sogenannte Totalisatoren eingesetzt.

Ein Totalisator misst den Jahresniederschlag

standardmässig mit Stichtag 1.Oktober. Teil-

weise gibt es Zusatzablesungen innerhalb des

Jahres. Wegen der schwierigen Erreichbarkeit

von vielen Totalisatoren erfolgt jedoch meis-

tens nur maximal eine Zusatzablesung im

Frühling. Damit kann zumindest der Anteil

des Winter- bzw. Sommerniederschlags am Ge-

samtniederschlag bestimmt werden.

Neben den in-situ Messungen wird der Nieder-

Messungen Schweiz

§

14

















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schlag auch von den 3 Niederschlagsradars

La Dôle, Albis und Monte Lema indirekt aus

der Radarreflektivität berechnet. Diese Statio-

nen sind seit 1961 (La Dôle, Albis) bzw. 1993

(Monte Lema) in Betrieb; die Daten werden seit

1991 systematisch digital archiviert. Damit stel-

len die Niederschlagsradardaten potentielle lan-

ge Reihen für zukünftige Auswertungen dar.

Rot: Stationen des Swiss National Basic Clima-

tological Network NBCN; grün: Niederschlagsra-

dars der MeteoSchweiz; blau: 8 klimatologisch

bedeutendste Totalisatoren.

Die Niederschlagsdaten der GcOS Surface

Network (GSN) Stationen Säntis und Grand

St.Bernard und der Regional Basic climatolo-

gical Network (RBcN) Stationen Säntis, Grand

St.Bernard, Genf, Sion, Basel, Zürich und Lugano

werden an das GSN Monitoring Zentrum beim

DWD bzw. an die WMO übermittelt. Die Nie-

derschlagsdaten aller MeteoSchweiz-Stationen

werden zudem an das Niederschlags-Daten-

zentrum in Offenbach übermittelt.

Die Niederschlagsradars werden in Europa

durch das Operational Programme for the Ex-

change of weather Radar information (OPERA)

von Eumetnet koordiniert. Alle drei Schweizer

Niederschlagsradars sind in das OPERA Pro-

gramm eingebunden. Zudem wird mit den

Interreg-Projekten VERBANO und Franche-

comté die Abdeckung mit Niederschlagsra-

dars in der Grenzregion zu Italien bzw. Frank-

reich verbessert.


RessourcenbedarfDer Betrieb der NBcN- und NIME-Stationen

ist innerhalb des gesetzlichen Auftrags von

MeteoSchweiz gesichert. Die nach GSN-Stan-

dards geforderten Parallelmessungen von drei

Jahren sind teilweise finanziell nicht geplant.

Die klimatologisch wichtigsten Totalisatoren

sind nur kurzfristig gesichert, da etwa die Hälfte

der Stationen durch Dritte finanziert wird und

zudem die kommerzielle Bedeutung des Tota-

lisatoren-Netzes zurückgeht.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimaentwicklung/tt_rr_1864.html

15

Verhältnis der jährlichen Nieder-

schlagssumme von Zürich zum

langjährigen Durchschnitt (Norm

1961-1990), 1864-2006. Die Daten-

reihe zeigt einen signifikanten li-

nearen Trend mit einer Zunahme

von rund 10% in 100 Jahren. Zuge-

nommen haben insbesondere die

Winterniederschläge (Begert et al.,

2005). Lange Datenreihen sind eine

Grundlage für das Verständnis der

Zusammenhänge und erlauben Aus-

sagen zu Trends und Wiederkehr-

perioden von Extremereignissen

(Starkniederschläge und Trocken-

perioden). Indirekt sind sie wichtig

für Massnahmen zum Hochwasser-

schutz und die Herleitung von regio-

nalen Klimaszenarien.

Niederschlag in Zürich 1864 – 2006Verhältnis der Jahressumme zum Durchschnitt 1961-1990

Die systematische Erfassung des Niederschlags

begann in der Schweiz im Jahre 1863 mit dem

Betrieb von anfangs rund 70 mit einem Nieder-

schlagsmesser ausgerüsteten Klimastationen.

In den folgenden Jahren stieg die Zahl der Sta-

tionen stark an und bereits um 1900 wurde die

Niederschlagsmenge täglich an mehr als 300

Standorten abgelesen. Viele der damals gewähl-

ten Stationsstandorte sind auch heute noch in

Betrieb. Die wichtigsten Stationen sind 27 der

28 Swiss NBcN-Stationen (‡ 2.1 Temperatur);

nur an der NBcN-Station Jungfraujoch wird

der Niederschlag nicht registriert. Als Ergän-

zung zu den Swiss NBcN-Stationen sollen die

wichtigsten NIME-Stationen mit täglichen Mes-

sungen im Rahmen des Niederschlagskonzepts

festgelegt werden. Im Hochgebirge stellen

zudem die Totalisatoren-Messungen weitere

wichtige Niederschlagsreihen mit geringer zeit-

licher Auflösung dar. Von den Totalisatoren sind

aus klimatologischer Sicht 8 mit Priorität 1 und

weitere 27 mit Priorität 2 zu schützen.


−2.5

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Luftdruck2.3Der Luftdruck ist ein bedeutendes Klimaelement, da er sowohl die lokale als auch die grossräumige Luftzirkulation charakte-risiert. Er ist eine der wichtigsten Grössen für die Rückwärts- Modellierung von langen globalen meteorologischen Datensätzen. Die langjährige Beobachtung des Luftdrucks ermöglicht unter an-derem Aussagen zu Variationen der Wetterlagen.

dabei zu weniger grossen Inhomogenitäten in

den Datenreihen als die damit verbundenen

Standortverschiebungen. Da der Luftdruck mit

zunehmender Höhe abnimmt, ist die Messung

an einer Station stark von der Stationshöhe ab-

hängig. Um die Messungen der verschiedenen

Stationen vergleichen zu können, werden die

Messwerte auf Meeresniveau umgerechnet.

Die automatischen Stationen messen den Luft-

druck alle 10 Minuten. Diese Messwerte wer-

den dann zu Stunden-, Tages-, Monats- und

Jahresmitteln weiterverarbeitet. Diese Daten

haben nicht nur eine grosse Bedeutung für

die Klimabeobachtung, sondern sind auch

essentiell für die Beschreibung des aktuellen

Atmosphärenzustandes, für die Wetterprog-

nose und die Modellierung. Der Luftdruck wird

neben den MeteoSchweiz-Stationen auch an

einigen weiteren Stationen von Privaten, Kan-

tonen und Gemeinden gemessen.

Der Luftdruck in Bodennähe wird heute an 90

Stationen von MeteoSchweiz gemessen. Die

systematischen Messungen begannen 1864

mit der Inbetriebnahme des gesamtschwei-

zerischen meteorologischen Beobachtungs-

netzes. Erste Aufzeichnungen für einzelne

Schweizer Standorte wie beispielsweise Basel

oder Genf gehen jedoch bis ins 18. Jahrhundert

zurück. Die Daten wurden aber nie aufbereitet

und sind darum nicht oder nur als Monatsmit-

tel digital verfügbar.

Historisch wurde der Luftdruck mit Quecksilber-

barometern gemessen. Seit der Automatisie-

rung des Messnetzes kommen vermehrt neue

Messtechniken zum Einsatz. An den automati-

schen Stationen wird der Luftdruck mit soge-

nannten Aneroidbarometern gemessen: einer

Blechdose, die sich je nach vorherrschenden

Druckbedingungen ausdehnt oder zusammen-

zieht. Die Umstellung des Gerätetyps führte

Messungen Schweiz

§

16

















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Luftdruck in Zürich 1959 – 2006Abweichung des Jahresmittels vom Durchschnitt 1961-1990

Aus dem ab 1863 aufgebauten schweizeri-

schen meteorologischen Messnetz wurden 28

klimatologisch bedeutende Stationen ausge-

wählt, die das Klima der Schweiz möglichst

gut repräsentieren und charakterisieren (‡ 2.1.

Temperatur). Diese Swiss national Basic cli-

matological network (nBcn) Stationen stel-

len auch für den Luftdruck die bedeutendsten

langen Messreihen dar, da die Mehrheit dieser

Stationen seit 1863 kontinuierliche Datenrei-

hen des Luftdrucks liefert. Es ist jedoch nicht

vorgesehen, alle 28 Messreihen zu homogeni-

sieren, da der Luftdruck räumlich stark korre-

liert und somit die Bearbeitung einzelner aus-

gewählter Datenreihen für die Beschreibung

der langjährigen Entwicklung in der Schweiz

ausreichend ist.


Abweichung des jährlichen Luft-

druckmittels in Zürich von der Norm

1961-1990 zwischen 1959 und 2006.

Der Verlauf korreliert mit demjeni-

gen der Temperatur und weist auf

den Zusammenhang zwischen Wet-

terlagenhäufigkeiten und regionaler

Klimavariabilität hin. Langjährige

Luftdruckreihen sind nützlich für

die Beschreibung von Langzeitvaria-

tionen in der Häufigkeit der Wetter-

lagen. Zudem sind sie die zentrale

Ausgangsgrösse für globale und re-

gionale Reanalysen, welche für die

Validierung von Klimamodellen ver-

wendet werden.

gewünschter Parameter, dessen Messung an-

gestrebt werden sollte. Im Rahmen der WMo

wird zudem auf die Bereitstellung einer inter-

nationalen Luftdruck-Datenbank hingearbei-

tet. In einem ersten globalen Datensatz wur-

den die Bodendruckmessungen (darunter auch

Schweizer RBcn-Messungen) aus den Jahren

1850-2004 aufbereitet. Der globale Daten-

satz steht auf monatlicher Basis und mit ei-

ner räumlichen Auflösung von rund 500km für

den ganzen Globus zur Verfügung.

Vom Swiss nBcn gehören die Stationen

Säntis, Grand St. Bernard, Genf, Sion, Basel,

Zürich und Lugano zum Regional Basic clima-

tological network (RBcn) der WMo, das welt-

weit 2’600 Bodenstationen umfasst. Die zwei

Stationen Säntis und Grand St.Bernard gehö-

ren auch zum GcoS Surface network (GSn),

dem weltweit 980 Stationen angehören. Die

Luftdruckmessung gehört nicht zu den Mini-

malanforderungen (Temperaturmittel, nieder-

schlag) des GSn. Der Luftdruck ist jedoch ein


RessourcenbedarfDer Betrieb der nBcn Stationen kann innerhalb

des gesetzlichen Auftrags von MeteoSchweiz

als gesichert bezeichnet werden. Hingegen hat

sich bei Stationserneuerungen gezeigt, dass

die für GSn-Standards geforderten Parallel-

messungen von drei Jahren teilweise finanziell

nicht geplant sind.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimanormwerte.html

Der bodennahe Luftdruck ist eine der Klima-

variablen, welche noch nicht operationell von

Satelliten gemessen werden. Das Problem liegt

dabei insbesondere bei der Genauigkeit, da die

zu messenden täglichen Schwankungen viel

kleiner sind als die mittleren Luftdruckwerte.



GCOS Surface Network GSN (rot) und 7 zum Regio-

nal Basic Climatological Network (rot + blau).

17

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Sonnenscheindauer2.4Neben Temperatur, Niederschlag und Luftdruck braucht es wei-tere bodennahe meteorologische Messungen als Indikatoren für die Veränderungen des Klimas. Zu den wichtigsten an einer Klimastation zusätzlich erhobenen Parametern gehören Wind-richtung und -geschwindigkeit, Feuchte, Sonnenscheindauer, Glo- balstrahlung, Bewölkung und Schnee.

Die klimatologisch wichtigsten Parameter wer-

den von MeteoSchweiz heute an knapp 130

Stationen gemessen. Diese systematischen

Messungen reichen teilweise bis Dezember

1863 zurück, als das erste gesamtschweize-

rische meteorologische Beobachtungsnetz in

Betrieb genommen wurde. Ab 1980 wurde ein

Teil dieser Stationen in automatische Messsta-

tionen (ANETZ) umgewandelt. Die heute rund

70 ANETZ-Stationen werden momentan ge-

mäss den neuesten technologischen Entwick-

lungen erneuert; die restlichen der total 130

Stationen werden bis 2012 ebenfalls zu auto-

matischen Stationen umgebaut (Projekt Swiss-

MetNet). Neben den MeteoSchweiz-Stationen

gibt es unzählige weitere Wetterstationen von

kantonalen, kommunalen und privaten Betrei-

bern, an welchen einige der klimatologisch

wichtigsten Messgrössen gemessen werden.

Nach Temperatur (‡ 2.1 Temperatur), Nieder-

schlag (‡ 2.2 Niederschlag) und Luftdruck

(‡ 2.3 Luftdruck) werden in diesem Kapitel

die weiteren wichtigen bodennahen meteo-

rologischen Messungen Windrichtung und

-geschwindigkeit, Feuchte und Sonnenschein-

dauer beschrieben. Die Globalstrahlung wird

mit weiteren Strahlungsmessungen im Kapitel

‡ 2.5 Strahlung behandelt, Bewölkung im Ka-

pitel ‡ 2.6 Wolken und die Schneemessungen

im Kapitel ‡ 3.6 Schneebedeckung.

An den ANETZ-Stationen werden alle 10 Mi-

nuten ein Momentanwert der Feuchte und ein

Summenwert der Sonnenscheindauer in den

vergangenen 10 Minuten gemessen. Die Wind-

richtung/-geschwindigkeit wird laufend ge-

messen und daraus alle 10 Minuten Mittel und

Böenspitze übermittelt. Aus den 10-Minuten-

Werten werden Mittelwerte (Windrichtung und

-geschwindigkeit, Feuchte), bzw. Summenwer-

te (Sonnenscheindauer) aggregiert.

§

18

Messungen Schweiz

















0.8

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Sonnenscheindauer in Zürich 1959 − 2006Verhältnis der Jahressumme zum Durchschnitt 1961-1990

Homogenisierte Sonnenscheindau-

er in Zürich 1959-2006. Die Homo-

genisierung ist nötig, da langjährige

Messreihen meistens nicht unter

konstanten Messbedingungen ent-

standen sind. Veränderungen der

Messbedingungen (u.a. Stations-

verschiebungen, Umgebungsverän-

derungen, neue Messinstrumente)

können zu abrupten oder schlei-

chenden Zu-/Abnahmen der Mess-

werte führen, die eine Trendanalyse

der Zeitreihe verfälschen. Mit statis-

tischen Verfahren und Auswertung

der Stationsgeschichte wird ver-

sucht, die Inhomogenitäten in den

Zeitreihen zu finden und zu korri-

gieren (Begert et al., 2003).

vor der Automatisierung des Messnetzes (ab

1981) nur dreimal pro Tag gemessen. Aus die-

sem Grund werden die Winddaten erst seit

den 1980er Jahren systematisch ausgewertet.

Neben den 12 homogenen Temperatur- und

Niederschlagsreihen ab 1864 liegen aktuell für

Luftdruck, Sonnenscheindauer, Dampfdruck,

Bewölkung, Globalstrahlung und Windge-

schwindigkeit homogene Zeitreihen ab 1959

(bzw. 1981 für Globalstrahlung und Wind)

vor.

In der zweiten hälfte des 19. Jahrhunderts ent-

stand ein dauerhaftes schweizerisches Mess-

netz. Die 28 klimatologisch bedeutendsten

Stationen werden als Swiss National Basic

climatological Network (NBcN) bezeichnet

(‡ 2.1 Temperatur). Von der Feuchte reichen

die Messreihen an den meisten Stationen bis

1863 zurück. Die Sonnenscheindauermessun-

gen wurden erst einige Jahre später und nur

an ausgewählten Standorten aufgenommen.

Die Windrichtung und -geschwindigkeit wurde


Internationale EinbettungVon den Swiss NBcN Stationen gehören Säntis,

Grand St.Bernard, Genf, Sion, Basel, Zürich

und Lugano zum Regional Basic climatologi-

cal Network (RBcN) der WMo.

Im Rahmen des EU-Projekts ENSEMBLES wur-

de ein europäischer Datensatz mit rund 2’000

Stationen und verschiedenen Messgrössen

(Minimum-, Maximum- und Mitteltemperatur,

Niederschlag, Luftdruck, Schneehöhe, Sonnen-

scheindauer, relative Feuchte und Bewölkung)

zusammengetragen und auf Inhomogenitäten

überprüft. Damit kann der Einfluss von über

die Zeit unterschiedlichen Messbedingungen

für anschliessende Trenduntersuchungen mi-

nimiert werden.



GCOS Surface Network GSN (rot) und 7 zum Regio-

nal Basic Climatological Network (rot + blau).

Die bodennahen Messungen der Windrich-

tung/-geschwindigkeit und der Feuchte wer-

den durch vertikale in-situ Messungen (Radio-

sondierungen, Flugzeuge) und vermehrt auch

durch Messungen mit boden- und satellitenge-

stützten Fernerkundungsinstrumenten ergänzt

(‡ 2.7 Wasserdampf).

RessourcenbedarfDer Betrieb der 28 Swiss NBcN Stationen

ist innerhalb des gesetzlichen Auftrags von

MeteoSchweiz gesichert. hingegen hat sich bei

Stationserneuerungen gezeigt, dass die Paral-

lelmessungen von drei Jahren teilweise finan-

ziell nicht geplant sind.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimanormwerte.html

19

Stra

hlun

gsflü

sse

[W/m

]2

345340335330

Thermische Ausstrahlung

1996 1998 2000 2002 2004 1996 1998 2000 2002 2004

380375370365

Total absorbierte Strahlung

285280275270

Thermische Gegenstrahlung

1051009590

Netto Sonnenstrahlung

Strahlung2.5Die Strahlung ist der Hauptfaktor des Klimasystems und bestimmt in erster Linie die saisonalen und räumlichen Klimaunterschiede. Die Auswirkungen von Treibhausgasen und anthropogenen Aero-solen auf das Klima zeigen sich unmittelbar in einem veränderten Strahlungshaushalt. Diese Änderungen sind messbar und erlau-ben eine detaillierte Untersuchung von Klimaänderungen.

Neben der Messung der Globalstrahlung an den

Stationen des automatischen Netzes (ANETZ,

neu SwissMetNet) betreibt MeteoSchweiz

vier Spezial-Messstationen zur Bestimmung

der Strahlungsflüsse vom ultravioletten über

den sichtbaren bis zum infraroten Bereich des

elektromagnetischen Spektrums. Die Statio-

nen Jungfraujoch und Davos befinden sich im

Alpenraum, während die Stationen Payerne

und Locarno-Monti im Mittelland bzw. auf der

Alpensüdseite liegen. Dieses Messnetz mit der

Bezeichnung CHARM (Swiss Atmospheric Ra-

diation Monitoring) wurde 1995 durch 10 wei-

tere alpine Stationen des Alpine Surface Radia-

tion Budget (ASRB) Messnetzes ergänzt. An

allen CHARM- und ASRB-Stationen wird die

kurzwellige Sonnenstrahlung und langwellige

atmosphärische Gegenstrahlung registriert. An

drei dieser Standorte wird zusätzlich die reflek-

tierte Sonnenstrahlung und die langwellige

thermische Ausstrahlung der Erdoberfläche er-

fasst. CHARM und ASRB sind an das GAW Pro-

gramm der WMO zur globalen Überwachung

der Erdatmosphäre angeschlossen.

Die Station Payerne gehört zudem zum Base-

line Surface Radiation Network (BSRN) zur Un-

tersuchung des globalen Strahlungshaushaltes

an der Erdoberfläche (‡ 4.2 BSRN). Dazu wer-

den die kurzwelligen direkten, globalen, dif-

fusen und langwelligen Strahlungsflüsse ent-

sprechend den Richtlinien von BSRN und GAW

gemessen. Zum anderen werden kontinuier-

liche Messungen einzelner spektraler Strah-

lungsflüsse mit grösster Genauigkeit und ho-

her zeitlicher Auflösung gemessen, um die

Aerosol Optische Dicke (AOD) und den Was-

serdampfgehalt der Atmosphäre zu bestim-

men. Im Rahmen von CHARM sind verschie-

dene Institutionen involviert: MeteoSchweiz,

das PMOD/WRC, die ETH und die Universität

Messungen Schweiz

Gesetzliche GrundlagenGemäss Bundesgesetz über die Meteorolo-

gie und Klimatologie (MetG, SR 429.1) ist der

Bund verpflichtet, auf dem Gebiet der Schweiz

dauernd und flächendeckend meteorolo-

gische und klimatologische Daten zu erfas-

sen. Er fördert die theoretische Meteorologie

und Klimatologie und führt anwendungs-

orientierte Forschungsprojekte durch. Diese

Aufgaben werden vom Bundesamt für Me-

teorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

wahrgenommen (MetV, SR 429.11). Zudem

ist die Schweiz Mitglied der Weltorganisation

für Meteorologie WMO (SR 0.429.01) und

beteiligt sich gemäss Bundesratsbeschluss

vom 25.November 1994 am Global Atmo-

sphere Watch (GAW) Programm der WMO.

§

20

Stra

hlun

gsflü

sse

[W/m

]2

345340335330

Thermische Ausstrahlung

1996 1998 2000 2002 2004 1996 1998 2000 2002 2004

380375370365

Total absorbierte Strahlung

285280275270

Thermische Gegenstrahlung

1051009590

Netto Sonnenstrahlung

atm

osp

hä

ris

ch

e b

eob

ac

htu

ng

en

Strahlungshaushalt im Alpenraum 1995 − 2004strahlungsflüsse in W/m2

Die ersten strahlungsmessungen des charm-

programms wurden 1991 in Davos und 1992 an

der bsrn-station payerne initiiert. Die stand-

orte Jungfraujoch und Locarno-monti wurden

1996 bzw. 2001 etabliert. Zudem werden seit

1995 strahlungsmessungen an zehn asrb-sta-

tionen vorgenommen. Die messnetze charm

und asrb sind auf langjährige beobachtung

ausgerichtet und liefern zuverlässige strah-

lungsmesswerte, die es ermöglichen, den zeit-

lichen trend des strahlungshaushaltes speziell

im alpenraum zu untersuchen. an vier stand-

orten werden überdies die ausstrahlungs-Kom-

ponenten registriert, wobei dies an einzelnen

stationen erst seit kurzem erfolgt.

Die vier charm-stationen payerne, Jungfrau-

joch, Locarno, Davos, sowie zwei asrb-stati-

onen (cimetta, Weissfluhjoch) befinden sich

an anetZ (neu swissmetnet) standorten, was

einen Vergleich mit anderen messgrössen er-

möglicht. seit 1995 wird an charm-stationen

die uV-strahlung gemessen (‡ 2.8 ozon).


Strahlungshaushaltsmessungen im ASRB-

Messnetz in den Alpen zeigen, wie die total

absorbierte Strahlung ansteigt und so einen

Anstieg der Temperatur und der thermischen

Ausstrahlung bewirkt. Die netto Sonnen-

und die thermische Gegenstrahlung zei-

gen starke wolkenbedingte Veränderungen.

Unter wolkenfreien Verhältnissen erlauben

diese Messungen, die thermische Gegen-

strahlung und somit Veränderungen des

Treibhauseffektes zu untersuchen (Philipona

et al., 2005).

lungs-referenzmessnetz zuhanden von gcos.

Die station payerne ist eine von insgesamt 38

stationen des bsrn (‡ 4.2 bsrn) und auch of-

fizielle Validierungsstation für die routinemäs-

sige Überwachung der cm-saF-produkte. im

cm-saF wird durch Zusammenarbeit mehrerer

europäischer Wetterdienste im auftrag von

eumetsat die Überwachung von Klimagrös-

sen mittels satellitendaten angestrebt.

Die Daten werden an das World radiation Data

centre (WrDc) in st. petersburg, eines von fünf

gaW-Weltdatenzentren, sowie an das World

radiation monitoring centre (Wrmc) des

bsrn in Zürich geliefert. mit der cost-726 ak-

tion wird in einer gesamteuropäischen Zusam-

menarbeit unter beteiligung der meteoschweiz

und des pmoD/Wrc eine uV-Klimatologie für

europa erstellt. Das bsrn gilt als globales strah-


Ressourcenbedarfmit der integration der charm- und der asrb-

stationen in das von meteoschweiz betriebene

swissmetnet ist der betrieb sowohl innerhalb

des gesetzlichen auftrags von meteoschweiz,

als auch über das schweizer gaW programm

gesichert.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimabeobachtungen/gaW_ch_allg.html

bern. Die messungen von charm/bsrn und

asrb werden zudem zur Validierung von satel-

litenprodukten eingesetzt. im eumetsat satel-

lite application Facilities for climate monitoring

(cm-saF) werden diverse strahlungsprodukte

aus satellitendaten über europa abgeleitet, so-

wie speziell für den alpenraum validiert.

Die Stationen des CHARM- (rot) und ASRB-Netzes

(blau) messen die einzelnen Komponenten des

bodennahen Strahlungshaushaltes. An CHARM-

Standorten befinden sich auch ASRB-Stationen.

21

Wolken2.6Die Interaktion von Strahlung und Wolken ist nach wie vor eine der grössten Unsicherheiten in den Klimamodellen. Die Messung der räumlichen Verteilung der Wolken und ihrer mikrophysikalischen Eigenschaften hat somit eine hohe Priorität. Satellitendaten bie-ten dabei eine ideale Ergänzung zu den Radiosondierungen und bodengestützten Beobachtungen.

Messungen SchweizEigenschaften, ist erst seit dem Start der ersten

Wettersatelliten in den 1950er Jahren möglich.

Aus den Satellitenmessungen können die ma-

kroskopischen Grössen Bedeckungsgrad, Wol-

kenklassifikation gemäss verschiedener spek-

traler Eigenschaften, Wolkenobergrenzenhöhe

und Wolkenwind, sowie mikrophysikalische

Eigenschaften wie optische Dicke, Tropfengrös-

senverteilung, Phasenzustand der Wolken-

obergrenze und Flüssigwassergehalt bestimmt

werden. Zu den wichtigsten Sensoren betref-

fend Wolkenbeobachtung über Europa gehö-

ren auf polarumlaufenden Satelliten AVHRR

(auf NOAA), MODIS und MISR (auf Terra),

MERIS (auf Envisat), sowie geostationär MVIRI

(auf Meteosat First Generation Satelliten) und

SEVIRI (auf Meteosat Second Generation Sa-

telliten).

Die globale Strahlungsbilanz (Earth Radiation

Budget) bezeichnet das Gleichgewicht zwi-

Wolkenparameter werden an den Messsta-

tionen von MeteoSchweiz (ausser an den Flug-

häfen) nicht mit Instrumenten gemessen, son-

dern von Beobachtern in regelmässigen Ab-

ständen abgeschätzt. Momentan gehören 54

Stationen zum Augenbeobachtungs-Messnetz

(OBS). Zu den beobachteten Grössen gehören

u.a. Bedeckungsgrad, Wolkentyp, Wolken-

höhe, Sichtweite, aktuelles und vergangenes

Wetter. Die Beobachtungen werden mindes-

tens dreimal täglich durchgeführt und per Lap-

top übermittelt. An den Flughäfen kommen

ergänzend zu den Beobachtern Present Wea-

ther Sensoren zur Messung einiger Wolkenpa-

rameter (z.B. Ceilometer für Wolkenbasishöhe)

und der Sichtverhältnisse (z. B. Transmisso-

meter für Sichtweite) zum Einsatz.

Eine umfassende Erfassung der räumlichen

Ausdehnung und hohen zeitlichen Variabili-

tät der Wolken, inkl. der mikrophysikalischen


gie und Klimatologie (MetG, SR 429.1) ist



teorologische und klimatologische Daten zu

erfassen. Dazu gehört auch die Erfassung der

Wolken in der Atmosphäre und der Strah-

lungsbilanz an der Obergrenze der Atmos-

phäre. Der Bund beteiligt sich zudem an Er-

fassung, Austausch und Auswertung von

internationalen meteorologischen und kli-

matologischen Daten. Die Schweiz ist Mit-

glied der Europäischen Organisation für die

Nutzung von meteorologischen Satelliten

EUMETSAT (SR 0.425.43). Für diese Auf-

gaben ist das Bundesamt für Meteorologie

und Klimatologie MeteoSchweiz zuständig

(MetV, SR 429.11).

§

22

89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Bede

ckun

gsgr

ad [%

]

100

80

60

40

20

0d = -1.0% s = 8.2% c = 0.75

Schweiz (Sat) Alpen (Sat) Alpen (SYNOP)

ATM

OSP

Hä

RIS

CH

E B

EOB

AC

HTU

NG

EN

Gesamtbewölkung im Alpenraum 1989 − 2003Räumlich gemittelte monatliche Gesamtbewölkung aus Satelliten- und Bodendaten

Die Augenbeobachtungen an den 28 Swiss Na-

tional Basic Climatological Network (NBCN)

Stationen (‡ 2.1 Temperatur) reichen wie die

Messungen der meteorologischen Grössen bei

vielen Stationen bis ins 19. Jahrhundert zu-

rück. Die Daten wurden aber grösstenteils noch

nicht homogenisiert, d.h. sie können Inhomo-

genitäten wegen verschiedenen Beobach-

tern, wechselnden Beobachtungszeiten oder

Stationsverschiebungen enthalten. Im Projekt

NORM90 wurde als Ergänzung zur Sonnen-

scheindauer die Bewölkung der acht konventio-

nellen NBCN-Stationen (Andermatt, Bad Ragaz,

Chaumont, Château d’Oex, Elm, Grächen,

Meiringen, Sils Maria) ab 1961 homogenisiert.

Die Weiterführung der Augenbeobachtungen

an einzelnen NBCN-Stationen (z.B. Engelberg,

Davos) ist nicht gesichert.


Monatlicher Wolkenbedeckungs-

grad aus satelliten- (NOAA/AVHRR)

und bodengestützten Beobachtun-

gen (SYNOP), 1989-2003. Die Kur-

ven stellen räumliche Mittelwerte

für den gesamten Alpenraum (blau;

46-47.8 N, 8-14 E) und das Gebiet

der Schweiz (rot; 46-47.5 N, 6.5-10 E)

dar. Für das Alpengebiet sind zu-

sätzlich die mittlere Differenz d

(Satellitenmessung minus SYNOP),

die Standardabweichung s der Dif-

ferenzen und der Korrelations-

koeffizient c angegeben. Diese Aus-

wertung ist Teil der European Cloud

Climatology (ECC) des Deutschen

Zentrums für Luft- und Raumfahrt

(DLR) (Meerkötter et al., 2004).

Climatology Project ISCCP die umfassendsten

klimatologischen Wolken-Auswertungen aus

Satellitendaten seit 1983 dar. Im Datensatz

über Europa sind jedoch in den Anfangsjah-

ren einige grössere Inhomogenitäten enthal-

ten, die entsprechend zu beachten sind.

Im Rahmen der EU-Projekte CLOUDMAP und

CLOUDMAP2 wurde die Ableitung von diver-

sen Wolkenparametern aus Satellitendaten im

Detail untersucht und deren Nutzen zur Assi-

milation in regionalen numerischen Wettermo-

dellen getestet.

Für die European Cloud Climatology (ECC)

wurden zusätzlich zum Gesamtbedeckungs-

grad auch die Parameter «Bedeckungsgrad der

tiefen, mittelhohen, hohen und dünnen Wol-

ken», «Flüssig- und Eiswassergehalt», «Wol-

kenobergrenzentemperatur» und «Infrarot-

emissivität» für die Periode 1989-2003 und

das Europa-Gebiet (34-72 N, 11 W-32 E) mit

einer räumlichen Auflösung von etwa 1km aus

den NOAA/AVHRR Daten abgeleitet und kli-

matologisch ausgewertet. Global stellen die

Resultate des International Satellite Cloud


RessourcenbedarfDie Augenbeobachtungen an den NBCN-Statio-

nen sind finanziell gesichert; vereinzelt könn-

te die Fortführung der Beobachtungen durch

personelle Probleme gefährdet sein. Für die

systematische Auswertung der Satellitendaten

betreffend Wolkenparameter und Strahlungs-

bilanz für das Gebiet der Schweiz sind zusätz-

liche finanzielle Ressourcen nötig.

schen der einfallenden Sonnenstrahlung und

der emittierten langwelligen bzw. reflektierten

kurzwelligen Strahlung an der Obergrenze der

Atmosphäre. Diese Grösse kann direkt nur

durch Satellitenmessungen bestimmt werden.

Für die Schweiz existieren noch keine syste-

matischen Auswertungen der Satellitendaten

(‡ 4.1 GEBA).

Die 28 Stationen des Swiss National Basic Cli-

matological Network NBCN mit Augenbeobach-

tungen der Bewölkung.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/services/datenportal/messnetze.html

23

Wasserdampf2.7Vertikalprofile der wichtigsten Atmosphären-Parameter (Tempera-tur, Luftdruck, Wind, Wasserdampf) sind neben den bodennahen Messungen für das Klimamonitoring von entscheidender Bedeu-tung. Sie erlauben es, Klimasignale in verschiedenen Schichten der Atmosphäre zu untersuchen. Der Wasserdampf als natürliches Treibhausgas ist in diesem Kontext besonders interessant.

Seit 2000 ist in Payerne ein Windprofiler instal-

liert, der die vertikalen Windverhältnisse bis in

eine Höhe von ca. 5 km kontinuierlich aufzeich-

net. Der Windprofiler ist Teil des Europäischen

Windprofiler Messnetzes CWINDE. Für die kon-

tinuierliche Aufzeichnung der vertikalen Vertei-

lung der Temperatur und des Wasserdampfes

werden momentan weitere passive und aktive

Fernerkundungsgeräte (Mikrowellen-Radiome-

ter, Lidar) getestet und anschliessend opera-

tionell installiert. Diese Fernerkundungsdaten

können in Zukunft ebenfalls für klimatolo-

gische Auswertungen verwendet werden.

Am Institut für angewandte Physik (IAP) der

Universität Bern existiert ein Kompetenzzen-

trum für die Erforschung des Wasserdampfes

in der Atmosphäre. Dafür wurde 2006 ein

neues Observatorium in Zimmerwald bei Bern

gebaut. Dort werden Mikrowellen-Radiome-

ter, GPS-Empfänger und Sonnenphotometer

Die Schweiz verfügt seit 1942 über eine per-

manente Radiosondierungsstation in Payerne,

welche von MeteoSchweiz betrieben wird. Der

tägliche Betrieb mit zwei Sondierungen pro Tag

wurde 1954 begonnen. Heute werden mit-

tels der vier täglich gestarteten Ballonsonden

zweimal täglich Luftdruck, Temperatur, relative

Feuchte und Windrichtung /-geschwindigkeit

und zweimal täglich nur Windrichtung/-ge-

schwindigkeit kontinuierlich bis in eine Höhe

von ca. 33 km gemessen. Eine Ausnahme ist

die Luftfeuchtigkeit, welche bis ca. 12 km Höhe

bestimmt wird. Dreimal wöchentlich wird zu-

sätzlich eine Ozonsondierung (‡ 2.8 Ozon)

durchgeführt. Zur Kontrolle und Vervollständi-

gung der Feuchteprofile wurden ab 1999 ver-

suchsweise parallele Sondierungen mit dem

Taupunktspiegel-Hygrometer «SnowWhite»

begonnen. Diese werden seit 2001 etwa ein-

mal monatlich durchgeführt.

Messungen Schweiz

§

24

1970 1980 1990 2000

500hPa

20hPa

50hPa

100hPa

200hPa

300hPa

700hPa

925hPa

Dru

ckni

veau

[hPa

]

Temperatur Geopotentielle Höhe

















atm

osp

hä

ris

ch

e b

eob

ac

htu

ng

en


Radiosondierung Payerne 1967 − 2006temperatur und geopotentielle höhe auf acht Druckniveaus

Die lange und qualitativ hochwertige radio-

sondierungs-messreihe von payerne bildet eine

wichtige grundlage für die erfassung der ver-

tikalen Verhältnisse in der atmosphäre. aus-

wertungen sind ab 1948 (eine sondierung pro

tag) bzw. 1954 (zwei sondierungen pro tag)

möglich.

an der universität bern existiert eine weltweit

einmalige Datenreihe über den integrierten

Wasserdampfgehalt seit 1994. Wasserdampf-

profile in der stratosphäre werden seit 2003

im rahmen von gaW und nDacc (network

for the Detection of atmospheric composition

change) operationell bestimmt. Wasserdampf-

Daten der ganzen schweiz werden in einer ei-

gens geschaffenen Datenbank, startWaVe,

im rahmen von nccr-Klima zur Verfügung ge-

stellt. Der totale Wasserdampfgehalt wird seit

1999 mittels auswertungen von gps-signalen

zuerst versuchsweise im rahmen von cost-716

und seit 2006 operationell für die agnes-sta-

tionen von swisstopo abgeleitet.

Temperaturen und geopotentielle Höhen der Mitter-

nachtssondierungen von Payerne (1967-2006). Das

Startdatum der Auswertungsperiode entspricht dem

Beginn der Ozonsondierungen (‡ 2.8 Ozon). Die ge-

glätteten relativen Abweichungen von den lang-

jährigen Mittelwerten sind ohne Einheiten für 8

Druckniveaus zwischen 800m und 26 500m Höhe

dargestellt. Die abgebildeten Zeitreihen sind ab 1992

(vertikale Linie) homogen (Aschwanden et al., 1996).

Homogenisierungen der Payerne-Sondierungen sind

in Häberli (2006) und Haimberger (2007) zu finden.

Sie zeigen eine langjährige Abkühlung in der Strato-

sphäre, sowie eine Erwärmung in der Troposphäre.

Sie vervollständigen die Trendresultate aus den

Schweizer Bodenmessungen und sind kohärent mit

den Resultaten aus den Satellitenbeobachtungen.

Das weltweite Radiosondennetz ist das einzige Beo-

bachtungssystem, welches die freie Atmosphäre seit

mehr als 60 Jahren überwacht.

Internationale Einbettungpayerne gehört zu den regional basic clima-

tological network (rbcn) stationen, welche

die sondierungen auf tages- und monatsbasis

an die Wmo übermitteln. etwa 150 der 800

aerologischen stationen weltweit sind teil des

gcos upper air network (guan) und erfül-

len höhere Qualitätsansprüche, um das Klima

langfristig zu überwachen. Die station payerne

gehört neu ab 1. Januar 2008 zum guan. Zu-

dem ist geplant, ausgewählte guan-stationen

mit einer breiteren instrumentierung als refe-

renznetz (gcos reference upper air network

gruan) zu betreiben. payerne gehört zur

Liste der potentiellen gruan-stationen. Die

payerne-radiosondierungen werden an die

guan monitoring Zentren beim ecmWF in

reading, uK, und dem hadley center in exeter,

uK, übermittelt. Die Daten werden im integra-

ted global radiosonde archive des national

climatic Data center (ncDc) in asheville, usa,

archiviert. Die stratosphärischen Wasserdampf-

profile des iap sind im globalen nDacc-Daten-

satz zusammen mit mehr als 70 messstationen

integriert.

RessourcenbedarfDer betrieb der radiosondierungs-station in

payerne ist innerhalb des gesetzlichen auftrags

von meteoschweiz als gesichert zu bezeichnen.

Zudem ist der betrieb der Fernerkundungsge-

räte mittelfristig durch projektfinanzierungen

gesichert.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/services/datenportal/messnetze.html

eingesetzt. Wind-, temperatur- und teilweise

Feuchtemessungen werden auch im rahmen

des aircraft meteorological Data reporting

(amDar) auf den meisten Linienflugzeugen

durchgeführt. Zudem werden auf satelliten

sounder-instrumente installiert, mit welchen

im infrarot- und/oder mikrowellenbereich tem-

peratur- und Feuchteprofile bestimmt werden

können.

Stationen mit Messungen der freien Atmosphäre.

Rot: Payerne. Blau: Bern und Zimmerwald.

25

1970 1980 1990 2000

500hPa

20hPa

50hPa

100hPa

200hPa

300hPa

700hPa

925hPa

Dru

ckni

veau

[hPa

]

Temperatur Geopotentielle Höhe

D2D7

D15

D62D51

Dobson

B40B72

B156

BrewerMittelwerte 1926 − 1969:~330 Dobson−Einheiten

Abnahme 1970 − 2006:~20 Dobson−Einheiten

280

300

320

340

360

1925 1950 1975 2000

Ges

amto

zon

[DU

]

1925 1950 1975 2000

280

300

320

340

360

D2D7

D15D51

D62Dobson

Mittelwerte 1926–1969:~330 Dobson-Einheiten

B40B72

B156

Brewer

Abnahme 1970 – 2006:~20 Dobson-Einheiten

OzonDie Ozonschicht in der Stratosphäre filtert einen grossen Teil der schädlichen solaren UV-Strahlung heraus. Deshalb ist die Über-wachung des stratosphärischen Ozons sehr wichtig, auch im Zu-sammenhang mit dem starken Abbau der Ozonschicht, der aber in den letzten Jahren dank internationalen Abkommen verlang-samt werden konnte.

Gesetzliche GrundlagenDer Abbau der Ozonschicht durch ozon-

abbauende Stoffe, wie z.B. Fluorchlorkohlen-

wasserstoffe, wird seit 1985 durch das Wiener

Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht

(Wiener Konvention, SR 0.814.02) und das

Montreal Protokoll (SR 0.814.021) im Detail

überwacht. Die globalen Ozon-Messungen

werden vom Global Atmosphere Watch

(GAW) Programm der Weltorganisation für

Meteorologie WMO (SR 0.429.01) koordi-

niert. Die Schweiz ist Mitglied der WMO

und beteiligt sich gemäss Bundesratsbe-

schluss vom 25.November 1994 am GAW

Programm. Das Bundesamt für Meteorolo-

gie und Klimatologie MeteoSchweiz ist als

federführendes Bundesamt betreffend WMO

für den Schweizer Beitrag zum GAW Pro-

gramm zuständig.

Messungen SchweizMeteoSchweiz überwacht mit verschiedenen

Messgeräten die Ozonmengen in der Atmos-

phäre über der Schweiz.

Am Licht-Klimatischen Observatorium (LKO)

in Arosa wird seit 1926 kontinuierlich der Ge-

samtozongehalt mit Dobson- und Brewer-

Sonnenspektrophotometern gemessen. Diese

Instrumente messen die Durchlässigkeit der At-

mosphäre für die ultraviolette Sonnenstrahlung

in verschiedenen Wellenlängen. Daraus kann

der Gesamtozongehalt in der Luftsäule über

Arosa berechnet werden. Zusätzlich werden

Ozonprofile mittels verschiedener Mess- und

Auswertemethoden gewonnen. In Arosa wird

seit 1956 mit Hilfe der auf Dobson-Spektro-

photometern basierenden Umkehr-Methode

ein grobes Vertikalprofil (6-9 vertikale Schich-

ten) bestimmt.

In Payerne wird das Ozonprofil seit 1968 direkt

mittels Radiosondierungen mit hoher vertikaler

Auflösung (ca.50 m) bis etwa 33km Höhe er-

fasst. Dazu wird die reguläre Ballonsondierung

(‡ 2.7 Wasserdampf) dreimal wöchentlich mit

einer Ozonsonde ergänzt.

Das Institut für Angewandte Physik (IAP) der

Universität Bern betreibt seit November 1994

ein selbst entwickeltes bodenbasiertes Mikro-

wellen-Radiometer (Ground-Based Millime-

ter-Wave Ozone Spectrometer GROMOS) zur

Bestimmung des stratosphärischen und meso-

sphärischen Ozons im Höhenbereich zwischen

20 und 70 km. Eine zweite Generation dieses

Instrumentes, das Stratospheric Ozone Monito-

ring Radiometer SOMORA, läuft seit 2002 ope-

rationell bei MeteoSchweiz in Payerne.

Satellitenmessungen spielen eine bedeutende

Rolle bei der Erfassung der globalen Verteilung

des Gesamtozons. Für die Anwendung der sa-

tellitengestützten Daten in der Schweiz ist

eine gute räumliche Auflösung entscheidend.

2.8

§

26

D2D7

D15

D62D51

Dobson

B40B72

B156

BrewerMittelwerte 1926 − 1969:~330 Dobson−Einheiten

Abnahme 1970 − 2006:~20 Dobson−Einheiten

280

300

320

340

360

1925 1950 1975 2000

Ges

amto

zon

[DU

]

1925 1950 1975 2000

280

300

320

340

360

D2D7

D15D51

D62Dobson

Mittelwerte 1926–1969:~330 Dobson-Einheiten

B40B72

B156

Brewer

Abnahme 1970 – 2006:~20 Dobson-Einheiten

Gesamtozon Arosa 1926 − 2006Jahreswerte in Dobson-Einheiten (DU)

Die Ozonmessungen haben eine sehr lange

Geschichte in der Schweiz; bereits 1926 be-

gannen die ersten Messungen in Arosa. Das

Gesamtozon über Arosa wurde bis heute an

jedem sonnigen Tag, praktisch ohne Unter-

brechung, bestimmt. Die Messung wird bei-

nahe seit Beginn der Datenreihe mit dem glei-

chen Instrumententyp, Dobson, durchgeführt.

Das weltweite Messnetz zur Überwachung der

Ozonschicht basiert weitgehend auf den Dob-

son-Instrumenten. In den 1980er Jahren wurde

ein zweiter Instrumententyp, Brewer, in Kanada

entwickelt. MeteoSchweiz hat 1988 ein erstes

Brewer-Gerät (B40) in Arosa eingesetzt. In den

folgenden Jahren wurden zwei zusätzliche

Brewer-Instrumente installiert. Gegenwärtig

messen zwei Dobson und drei Brewer Photo-

meter das Gesamtozon über Arosa.

Messungen des Gesamtozons und des Ozonpro-

fils. Operationeller Betrieb in Payerne und Arosa

durch MeteoSchweiz (rot) sowie Forschungsbe-

trieb an der Universität Bern (blau).

Dobson Sonnenphotometer werden in Arosa seit 80

Jahren zur Messung des Gesamtozons eingesetzt.

Die Messreihe stützt sich hauptsächlich auf die drei

Dobson Nr. 2,15 und 101, sowie zusätzlich auf die re-

dundanten Geräte D7 und D62. Aus den Daten der ver-

schiedenen Dobson-Instrumente wurde mit grosser

Sorgfalt die hier dargestellte homogenisierte Daten-

reihe abgeleitet (Staehelin et al., 1998; Zanis et al.,

2006; MeteoSchweiz, 2007). Das Dobson-Instrument

muss nach wie vor manuell bedient werden, während-

dem das Brewer Gerät vollständig automatisiert funkti-

oniert (Komhyr, 1980). Diese Messreihe ist weltweit die

längste mit Dobson-Instrumenten. Sie erlaubt, den Zu-

stand der Ozonschicht vor und nach Beginn der anthro-

pogenen Einflüsse, wie auch die Wechselwirkungen

zwischen Ozon und Klima zu untersuchen.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimabeobachtungen/GAW_CH_Allg.html

ATM

OSP

Hä

rIS

CH

E B

EOB

AC

HTU

nG

En

Die Dobson- und Brewer-Weltnetze haben bis

jetzt unabhängige Kalibrierprozeduren beibe-

halten. Das erste stützt sich auf das US-refe-

renz-Instrument D083 und das zweite auf eine

Gruppe von drei referenzen in Toronto. Bei-

de Messnetze liefern fast gleiche Messwerte,

wobei die kleinen Unterschiede von 1-3% von

der Jahreszeit und der Breite abhängen. Die

Unterschiede sind immer noch Bestandteil der

aktuellen Forschung und die 20-jährigen pa-

rallelen Messungen von Dobson- und Brewer-

Instrumenten in Arosa spielen dabei eine sehr

wichtige rolle.

Das Gesamtozon-Produkt, abgeleitet aus Da-

ten des Ozone Monitoring Instrument (OMI),

weist beispielsweise bereits eine horizontale

Auflösung von 13x24 km auf. Die Schweizer

Ozonmessdaten (Dobson/Brewer Arosa, radio-

sondierung Payerne, Mikrowellen-radiometer

Payerne und Bern) können entscheidend zur

Validierung der Satellitendaten beitragen.

GesamtozonLange Reihen und ihre Bedeutung

27

Informationen über die vertikale Verteilung

des Ozons sind wichtig, da sich die Auf- und

Abbauprozesse von Ozon in der Troposphäre

und der Stratosphäre stark unterscheiden. Die

ersten Abschätzungen des Ozonprofils konn-

ten anhand von speziellen Dobson-Messungen

in den 1930er Jahren gewonnen werden.

Diese sogenannte Umkehrmethode ist aber

sehr aufwändig, da sie vor Sonnenaufgang

bzw. nach Sonnenuntergang durchgeführt

werden muss. Die Messmethode liefert ledig-

lich 6-9 Schichten zwischen ca. 5 und 50km

Höhe. Zudem wird eine sehr komplexe ma-

thematische Bearbeitung benötigt. Deshalb

konnte der operationelle Betrieb der Mes-

sungen erst in den 1950er Jahren aufge-

nommen werden. Die Umkehr-Ozonprofil-

Reihe wurde in Arosa mit dem Dobson D15 Ge-

rät gestartet. Im Jahre 1980 wurde das automa-

tisierte Dobson D51 Gerät in Betrieb gesetzt.

28

Ozonsondierung Payerne 1967 − 2006Monatliche Ozonkonzentrationen auf drei Druckniveaus

Zeitreihen der monatlichen Ozonkonzentrati-

onen auf verschiedenen Drucknivaus für die Pe-

riode 1967 bis 2006, gemessen mittels Ballonson-

den (Jeannet et al., 2007). In absoluten Einheiten

ausgedrückt erreichen die Ozonkonzentrationen

in einer Höhe von ca. 22 km ihr Maximum. Für

die Umkehr-Messreihe von Arosa reicht eine ähn-

liche Darstellung bis 1956 zurück und für die

neue Technologie der Mikrowellen-Radiometrie

in Bern und Payerne bis 1995. Die Komplemen-

tarität dieser verschiedenen Messreihen ist ein-

malig und gestattet sehr wichtige Querver-

gleiche, um die bestmögliche Messqualität der

langen Reihen, auch derjenigen aus Satelliten-

messungen, zu sichern.

Die Umkehr-Messreihe von Arosa ist die welt-

weit längste und zugleich eine der wenigen

Informationsquellen über die vertikale Ozon-

verteilung in den Jahren 1955-1970 vor dem

Beginn der Satellitenbeobachtungen. Seit 1988

liefert das vollautomatische Brewer B40 Gerät

in gleicher Weise Umkehr-Ozonprofile. Gegen-

wärtig werden diese langjährigen parallelen

Messreihen mit grossen Anstrengungen ho-

mogenisiert. Ende der 1960er Jahre konnten

die Ozonprofile zum ersten Mal auch direkt

mit kleinen Ozonsonden gemessen werden.

Nach einem Jahr Messungen in Thalwil (1967)

wird seit 1968 in Payerne eine Ozonsonde drei-

mal wöchentlich (Montag, Mittwoch, Freitag

Mittag) mit der meteorologischen Radiosonde

kombiniert. Die gewonnenen Ozonprofile sind

durch eine sehr dichte Vertikalauflösung (ge-

genwärtig ca. 50m) zwischen der Erdoberflä-

che und 30-35km Höhe gekennzeichnet.

Ozonprofil 0 – 33 kmLange Reihen und ihre Bedeutung

1970 1980 1990 2000

Ozo

nkon

zent

ratio

n [n

bar]

200

150

100

50

0

22km

29km

3km

Luft

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0.5

1

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20

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100

0.1 65

60

53

48

42

36

31

26

21

1695 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07

86420

VM

R [p

pm]

Der Betrieb der Ozon-Messungen in Payerne

und Arosa ist im Rahmen des gesetzlichen

Auftrags von MeteoSchweiz sowie über den

Ressourcenbedarf

http://www.iapmw.unibe.ch/

ATM

OSP

Hä

RIS

CH

E B

EOB

AC

HTU

NG

ENHomogenisierte Zeitreihe des Ozon-

profils mittels Mikrowellen-Radio-

metrie in Bern und Payerne im Rah-

men von NDACC. Das Volumenmi-

schungsverhältnis (VMR) des Spu-

rengases Ozon wird in einer Höhe

von rund 35km und während des

Sommerhalbjahres maximal. Es wer-

den Werte bis ca. 8 parts per milli-

on (ppm) erreicht. Die Ozonprofile

variieren zudem auf Zeitskalen von

Tagen bis Monate infolge von at-

mosphärischen Transportprozessen.

Deutlich sichtbar ist der Jahresgang

in der Verteilung.

Ozonprofil Mikrowellen-Radiometer 1995 − 2007Homogenisierte Zeitreihe von Bern und Payerne

getestet und wird seit 2002 in Payerne durch

MeteoSchweiz operationell betrieben. Mit ei-

ner Abdeckung des Höhenbereichs zwischen

20-70 km und der hohen zeitlichen Aufösung

ist diese über 10-jährige Messreihe komplemen-

tär zu den Sondierungen, da sie ergänzend Aus-

sagen über die Platzhöhe des Ballons und die

kurzlebigen Prozesse in der Stratosphäre er-

möglicht.

Die Messungen von Arosa (Dobson und Brewer)

und Payerne (Ozon-Sondierungen) werden

routinemässig an das World Ozone and UV

Radiation Data Center (WOUDC) in Toronto

geliefert. Die Daten der beiden Mikrowellen-

Radiometer GROMOS und SOMORA fliessen

zudem in das NDACC ein. Alle vorgängig be-

schriebenen Messreihen sind zukünftig für das

Ozonmonitoring von grosser Bedeutung. In-

ternational werden im GAW Programm in-

nerhalb der Integrated Global Atmospheric

Chemistry Observation (IGACO) Strategie die

in-situ und satellitengestützten Ozon-Mes-

sungen vermehrt in Modellen integriert ver-

wendet. Im Rahmen der gemeinsamen Initia-

tive von EU und ESA zum Umweltmonitoring

– Global Monitoring for Environment and

Security (GMES) – werden im GMES Service

Element PROMOTE (PROtocol MOniToring for

the GMES Service Element on Atmospheric

Composition) von ESA präoperationell täglich

globale und regionale Ozonkarten generiert.


Schweizer Teil des WMO Global Atmosphere

Watch (GAW) Programms gesichert.

Anfangs der 1990er Jahre wurde am Institut

für Angewandte Physik (IAP) der Universität

Bern das bodenbasierte Mikrowellen-Radiome-

ter GROMOS (Ground-Based Millimeter-Wave

Ozone Spectrometer) entwickelt. Seit 1994

wird damit das Ozonprofil ca. alle 30 Minuten

gemessen. Das Nachfolgegerät SOMORA (Stra-

tospheric Ozone Monitoring Radiometer) wur-

de ab Januar 2000 in Bern parallel zu GROMOS

Ozonprofil 20 – 70 kmLange Reihen und ihre Bedeutung

29

Luftdruck [hPa]

Höhe [km]

0.2

0.5

1

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5 10 20 50 100 0.

165 60 53 48 42 36 31

26 21 1695

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0

VMR [ppm]

Luft

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k [h

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1695 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07

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1695 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07

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Luftdruck [hPa]

Höhe [km]

0.2

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VMR [ppm]Luftdruck [hPa]

Höhe [km]

0.2

0.5

1

2

5 10 20 50 100 0.

165 60 53 48 42 36 31

26 21 1695

9697

9899

0001

0203

0405

0607

8

6

4

2

0

VMR [ppm]

Kohlendioxid2.9Vom Menschen verursachte Treibhausgase sind die Hauptursache für die globale Erwärmung. Seit Beginn der Industrialisierung ist ein deutlicher Anstieg der Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre feststellbar. Die Konzentration des wichtigsten Treibhausgases neben Wasserdampf, dem Kohlendioxid CO2, liegt heute gut 35% über dem vorindustriellen Niveau.

Messungen Schweizwerden so pro Energieträger die CO2-Emissio-

nen berechnet, welche bei der Verbrennung

entstehen.

Der CO2-Gehalt der Atmosphäre wird in der

Schweiz vom Physikalischen Institut der Uni-

versität Bern seit Ende 2000 auf dem Jungfrau-

joch und seit Oktober 2003 in Bern gemessen.

Luftproben auf dem Jungfraujoch werden in

1Liter Glasflaschen jeweils morgens zwischen

6:30 und 7:30 genommen. Dies garantiert

die Messung der Kohlendioxid-Konzentration

der freien Atmosphäre («background air») und

vermeidet eine Verunreinigung der Proben mit

stärker verschmutzten tieferen Luftschichten

durch vertikale Advektion. An den Proben wird

neben dem CO2-Mischungsverhältnis auch

deren 13C-Anteil und das O2/N2-Verhältnis be-

stimmt. Die Genauigkeit der CO2-Messungen

ist besser als ± 0.5 parts per million (ppm).

Die Stationen Jungfraujoch und Bern sind auch

Das CO2-Gesetz beschränkt sich auf die CO2-

Emissionen, welche auf die energetische Nut-

zung fossiler Brenn- und Treibstoffe zurück-

zuführen sind. Diese CO2-Emissionen sollen

demnach in der Schweiz bis zum Jahr 2010

um 10% gegenüber dem Wert von 1990 ge-

senkt werden. Sie machen in der Schweiz fast

80% der im Kyoto-Protokoll definierten Kli-

magase aus, was den grossen Stellenwert des

CO2-Gesetzes für die Einhaltung des Kyoto-

Protokolls unterstreicht.

Zur jährlichen Erstellung der CO2-Statistik für

das CO2-Gesetz und des Treibhausgasinventars

für das Kyoto-Protokoll werden die Emissio-

nen nicht direkt gemessen, sondern u.a. aus

der Statistik der verbrauchten Mengen an

Brenn- und Treibstoffen (Gesamtenergiestati-

stik des Bundesamtes für Energie) bestimmt.

Durch Multiplikation der verbrauchten Mengen

mit den entsprechenden Emissionsfaktoren

Gesetzliche GrundlagenFür die schweizerische Klimapolitik sind auf

nationaler Ebene die Emissionsziele des

Bundesgesetzes über die Reduktion der CO2-

Emissionen (CO2-Gesetz; SR 641.71) re-

levant. Auf internationaler Ebene sind

die Emissionsziele des Kyoto-Protokolls

(SR 0.814.011), welches auf dem Rahmen-

übereinkommen der Vereinten Nationen

über Klimaänderungen (Klimakonvention,

SR 0.814.01) basiert, von zentraler Bedeu-

tung. Im Rahmen dieser nationalen und in-

ternationalen Gesetze ist die Schweiz ver-

pflichtet, jährlich die neusten Zahlen zu den

Treibhausgasemissionen zusammenzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das Bundesamt für

Umwelt (BAFU) wahrgenommen.

§

30

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

395

390

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2-K

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[ppm

]

atm

osp

hä

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ch

e b

eob

ac

htu

ng

en

Kohlendioxid Jungfraujoch 2000 − 2007Konzentration in parts per million (ppm)

Die Zunahme des atmosphärischen Kohlen-

dioxids ist das ergebnis der Zunahme der an-

thropogenen emissionen aus der Verbrennung

fossiler brennstoffe und von Landnutzungsän-

derungen. Das gleichgewicht zwischen emis-

sion und aufnahme durch die Landbiosphäre

und die ozeane bestimmt das mischungsver-

hältnis von co2 in der atmosphäre. Zirka die

hälfte der emissionen wird durch die ozeane

und die terrestrische biosphäre aufgenommen.

Die bestimmung der ozean- bzw. Landsenken

sowie deren zeitliche Variabilität ist wichtig

für das bessere Verständnis des Ökosystems

als Kohlenstoffspeicher und der co2-aufnah-

me der ozeane. Die Kohlenstoffaufnahme

durch die terrestrische biosphäre und die oze-

ane kann durch kombinierte o2- (bzw. o2/n2-)

und co2-messungen erreicht werden. Die in

2000 gestartete messreihe von co2 und o2 auf

dem Jungfraujoch nimmt darum eine sehr

wichtige rolle für gcos ein.


Kohlendioxidmessungen auf dem

Jungfraujoch. Die Saisonalität wur-

de zu 11ppm CO2 bestimmt (grüne

Linie). Ein Vergleich mit anderen

Stationen deutet auf einen verstärk-

ten CO2-Trend (rote Linie) während

den letzten drei Jahren (2003-2006)

hin (Sturm et al., 2005; Valentino et

al., in press). Die Anstiegsrate war in

diesen Jahren deutlich über 2 ppm

pro Jahr. Kohlendioxid ist neben

dem Wasserdampf das wichtigste

Treibhausgas der Erde.

von co2 und o2/n2 kombiniert durchgeführt

wurden. Das messnetz von carboeurope-ip

besteht aus kontinuierlichen bodennahen

messungen, kontinuierlichen turmmessungen,

«flask sampling» messungen und vertikalen

Flugzeug-profilen. Die station Jungfraujoch ist

eine der 12 bodennahen messstationen, sowie

eine der total 24 «flask sampling» stationen.

im rahmen der eu-projekte airborne european

regional observations of the carbon balance

aerocarb, carboeurope und carboeurope-ip

wurden bzw. werden die Kohlendioxid-

messungen in europa intensiviert. Die station

Jungfraujoch gehörte in aerocarb zu einer der

total sechs bodenbasierten «flask sampling»

stationen, an welchen präzisionsmessungen


Kohlendioxid-Messungen in der Schweiz, an den

Stationen Jungfraujoch und Bern.

weltweit wichtig. trotz den diversen global ver-

teilten co2-messtationen werden weitere, ins-

besondere kontinentale, stationen benötigt,

um die unsicherheiten in den terrestrischen

Kohlenstoffflüssen zu reduzieren. Zudem sind

gleichzeitige atmosphärische o2-messungen

über europa noch wenig vorhanden.

RessourcenbedarfDie Kohlendioxid-messungen auf dem Jung-

fraujoch sind bis 2008 über das eu-projekt

carboeurope-ip finanziell gesichert. anschlies-

send sollte das langfristige monitoring durch

die schweizer gcos-Finanzierung gewährleis-

tet werden.

http://www.climate.unibe.ch/~mcl

31

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

395

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150HFC-134aHCFC-141bCH3CCl3

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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Treibhausgase2.10Neben Kohlendioxid wirken Methan, Lachgas und synthetische Klimagase als Treibhausgase. Die Konzentration dieser Treibhaus-gase nimmt ebenfalls stetig zu, was die Erderwärmung entspre-chend verstärkt. Das langfristige Monitoring dieser Klimagase ist darum innerhalb der internationalen und nationalen Klimagesetz-gebung von grosser Bedeutung.

Messungen SchweizAndererseits können die Messungen in Kom-

bination mit meteorologischen Modellen dazu

verwendet werden, schweizerische und euro-

päische Emissionen dieser Substanzen abzu-

schätzen. Dies dient zur unabhängigen Über-

prüfung der im Rahmen des Kyoto-Protokolls

von den einzelnen Ländern erhobenen Emis-

sionsabschätzungen.

Als weitere Treibhausgase werden auf dem

Jungfraujoch die für den stratosphärischen

Ozonabbau verantwortlichen Fluor-Chlorkoh-

lenwasserstoffe (FCKW, HFCKW) gemessen.

Hier können die Messungen dazu verwendet

werden, noch vorhandene diffuse Emissio-

nen dieser im Montreal Protokoll verbotenen

Stoffe zu identifizieren. Zudem ist es durch die

auf dem Jungfraujoch durchgeführten Mes-

sungen möglich, Anwendungen dieser verbo-

tenen Substanzen in Europa zu entdecken und

zu lokalisieren.

Die atmosphärischen Konzentrationen der

Treibhausgase Methan (CH4), Lachgas (N2O)

und Schwefelhexafluorid (SF6) werden in der

Schweiz seit Februar 2005 im Rahmen des Na-

tionalen Beobachtungsnetzes für Luftfremd-

stoffe (NABEL) durch die Empa und das Bun-

desamt für Umwelt (BAFU) an der Station

Jungfraujoch gemessen. Zudem werden auf

dem Jungfraujoch halogenierte Treibhausgase

wie die Fluor-Kohlenwasserstoffe (HFKW) und

perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFKW) seit

2000 im Rahmen des System for Observation

of Halogenated Greenhouse Gases in Euro-

pe (SOGE) durch die Empa und das BAFU ge-

messen. Auf dem Jungfraujoch wird auch die

CO2-Konzentration gemessen (‡ 2.9 Kohlen-

dioxid).

Mit diesen kontinuierlichen Messungen wer-

den einerseits, als Teil eines globalen Monito-

ring-Systems, Trends dieser Substanzen erfasst.

Gesetzliche GrundlagenIm Kyoto-Protokoll (SR 0.814.011), das auf

der Klimakonvention (SR 0.814.01) basiert,

sind neben CO2 auch Methan (CH4), Lach-

gas (N2O), sowie die drei synthetischen

Gase halogenierte Fluor-Kohlenwasserstoffe

(HFKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe

(PFC) und Schwefelhexafluorid (SF6) enthal-

ten. Die Schweiz hat sich im Kyoto-Proto-

koll verpflichtet, 2008-2012 die Emissionen

der sechs Treibhausgase um 8% gegenüber

1990 zu senken (1. Verpflichtungsperiode).

Das Montrealer Protokoll über Stoffe die

zu einem Abbau der Ozonschicht führen

(SR 0.814.021) behandelt die ozonabbauen-

den Stoffe (FCKW) und deren Ersatzprodukte

(HFCKW). Der Umgang mit diesen Stoffen

ist in der Chemikalien-Risikoreduktions-Ver-

ordnung (ChemRRV, SR 814.81) geregelt.

§

32

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Treibhausgase Jungfraujoch 2000 − 2006Konzentration in parts per trillion (ppt)

Aufgrund ihrer hochalpinen und zentralen Lage

inmitten des stark industrialisierten Europa

und der geringen lokalen Verschmutzung

eignet sich die Station Jungfraujoch beson-

ders gut für die Erforschung von Schadstoff-

emissionen. Die Messungen von Treibhaus-

gasen (CH4, N2O) auf dem Jungfraujoch sind

erst seit Anfang 2005 in Betrieb, stellen aber

sehr wichtige zukünftige Reihen für GCOS dar.

Auch die Messungen der synthetischen Klima-

gase auf dem Jungfraujoch im Rahmen von

SOGE sind erst seit 2000 operationell, zeigen

jedoch bereits ein erstes Signal betreffend der

internationalen Bemühungen zur Reduktion

der ozonabbauenden Stoffe in Erfüllung des

Montrealer Protokolls.


Konzentration von drei Treibhaus-

gasen auf dem Jungfraujoch seit

Messbeginn im Jahre 2000. Die Ab-

nahme des im Montrealer Proto-

koll verbotenen Lösungsmittels Tri-

chlorethan (CH3CCl3, schwarz) zeigt

deutlich den Erfolg des Verbots

(Reimann et al., 2005). Auch das ab

2003 verbotene Schäummittel der

2. Generation (HFCKW-141b, orange)

zeigt rückläufige Emissionen (Der-

went et al., 2007). Dabei steigen Er-

satzprodukte der verbotenen Sub-

stanzen, wie z. B. das treibhaus-

aktive Kühlmittel HFC-134a (blau),

zur Zeit stark an (Reimann et al.,

2004).

33

http://www.empa.ch/climate_gases

Im Weiteren werden die halogenierten Klima-

gase (FCKW, HFCKW, HFKW) während Kam-

pagnen im Abstand von einigen Jahren in

Dübendorf gemessen, um die Entwicklung der

Emissionen zu verfolgen. Dabei ist es möglich,

die Emissionen an einem quellennahen Stand-

ort abzuschätzen und mit den Messungen auf

dem Jungfraujoch zu vergleichen.

Stationen, an welchen weitere Treibhausgase

(ausser CO2) gemessen werden. Rot: globale

GAW-Station Jungfraujoch; blau: NABEL-Station

Dübendorf.

Die Station Jungfraujoch hat als globale GAW-

Station eine äusserst wichtige Rolle betreffend

Monitoring der atmosphärischen Zusammen-

setzung. Alle GAW Kohlendioxid- und Methan-

Messstationen sind auch Teil von GCOS. Die

Daten werden regelmässig an das World Data

Centre for Greenhouse Gases (WDCGG) in

Japan übermittelt. Zudem besteht zwischen der

Station Jungfraujoch und dem renommierten

Advanced Global Atmospheric Gases Expe-

riment AGAGE Messnetz eine enge Zusam-

menarbeit. Die Messungen basieren auf der

gleichen Kalibrierskala und einer analogen

Messtechnik, was zu vergleichbaren, sehr prä-

zisen Messungen mit gleicher zeitlicher Auf-

lösung führt.


Ressourcenbedarfdas Messprogramm des NABEL übernommen

werden (‡ 2.11 Luftfremdstoffe).

Die Treibhausgas-Messungen an der Station

Jungfraujoch werden über befristete For-

schungsprojekte finanziert. Sie sollen künftig in

StadtLandVoralpen/JuraHochgebirge

Ozo

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Luftfremdstoffe2.11Die indirekt klimawirksamen Spurengase (sogenannte Vorläufer- substanzen) wie Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOX) und flüch- tige organische Verbindungen (VOC ohne Methan) absorbieren die Infrarotstrahlung selber nur in geringem Ausmass, sind aber in der Atmosphäre chemisch aktiv. Sie fördern somit die Bildung und verlängern die Lebensdauer von klimawirksamen Spurengasen.

Schwefeldioxid SO2, Kohlenmonoxid CO, flüch-

tige organische Verbindungen VOC, Ammoniak

NH3), Feinstaub (PM10, PM2.5, PM1, Partikel-

anzahl, Partikelgrössenverteilung und wichtige

Inhaltstoffe) sowie Staubniederschlag und Re-

geninhaltstoffe. Das Messprogramm wird stets

neuen Anforderungen angepasst und durch

neue Messgrössen ergänzt.

Die langjährigen, präzisen und international

vergleichbaren Messreihen ermöglichen so-

wohl eine Beurteilung der Entwicklung der

Luftqualität, wie auch der Erfolgskontrolle der

zur Minderung der Luftverschmutzung ergrif-

fenen Massnahmen. Aufgrund der Messreihen

kann die Wirkung von gasförmigen Luftschad-

stoffen und Aerosolpartikeln auf Mensch und

Umwelt abgeschätzt werden. Das NABEL lie-

fert dadurch notwendige Informationen für

politische Entscheidungsträger. Aus den erho-

benen Daten können zudem Erkenntnisse über

Das Nationale Beobachtungsnetz für Luft-

fremdstoffe (NABEL), ein gemeinsames Pro-

jekt des BAFU und der Empa, ist ein wichtiges

Element der Schweizerischen Luftreinhaltung

und bildet das Rückgrat der Immissionsmes-

sungen in der Schweiz. Das NABEL misst die

Luftbelastung an 16 Standorten. Diese reprä-

sentieren die wichtigsten Belastungssituatio-

nen: (a) Stadtzentrum, verkehrsbelastet (Bern,

Lausanne), (b) Stadtzentrum (Lugano, Zürich),

(c) Vorstadt (Basel-Binningen, Dübendorf),

(d) ländlich, an Autobahn (Härkingen, Sion),

(e) ländlich, unterhalb 1000m ü.M. (Lägeren,

Magadino, Payerne, Tänikon), (f) ländlich,

oberhalb 1000m ü.M. (Chaumont, Davos,

Rigi-Seebodenalp), (g) Hochgebirge (Jungfrau-

joch).

Das NABEL-Messprogramm umfasst gasför-

mige Schadstoffe (Ozon O3, Stickstoffmono-

xid NO, Stickstoffdioxid NO2, Stickoxide NOX,

Messungen Schweiz

Gesetzliche GrundlagenDie Luftreinhalte-Politik der Schweiz stützt

sich auf das Bundesgesetz über den Umwelt-

schutz (USG, SR 814.01). Dieses verpflichtet

den Bund und die Kantone, Erhebungen

über die Umweltbelastung durchzuführen

und den Erfolg der Massnahmen des USG

zu überprüfen. Gemäss der Luftreinhalte-

Verordnung (LRV, SR 814.318.142.1) hat das

Bundesamt für Umwelt (BAFU) die Aufgabe,

Erhebungen über den Stand und die Ent-

wicklung der Luftverunreinigung im gesamt-

schweizerischen Rahmen durchzuführen.

Damit erfüllt die Schweizerische Luftrein-

halte-Politik auch internationale Überein-

kommen (Genfer Konvention, SR 0.814.32)

und deren Zusatz-Protokolle.

§

34


Ozo

nkon

zent

ratio

n[µ

g/m

3]

40

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140

0


1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

120

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ATM

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AC

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NG

EN

Bodennahes Ozon in der Schweiz 1990 – 2006Konzentration in Mikrogramm pro m3 für verschiedene Belastungssituationen

Die Messung von Luftfremdstoffen wurde von

der Empa 1969 im Rahmen einer internatio-

nalen Zusammenarbeit von elf Ländern an

drei Stationen (Dübendorf, Payerne, Locarno-

Monti) in der Schweiz gestartet. In den fol-

genden Jahren wurden diese Messungen mit

der Station Jungfraujoch erweitert. Das NABEL

hat seinen Betrieb 1979 etappenweise aufge-

nommen. In den Jahren 1989 bis 1991 wurde

das Messnetz modernisiert und von 8 auf 16

Stationen erweitert. Die längste noch weiter-

geführte Messreihe ist diejenige von SO2 in

Payerne (seit 1969). Zu den weiteren langen

Messreihen gehören Schwebestaub an den

Stationen Dübendorf und Payerne (seit 1973),

sowie SO2 und Schwebestaub an der Hochge-

birgsstation Jungfraujoch (seit 1973).


Ozon ist das drittwichtigste anthropogen be-

einflusste Treibhausgas. Die Abbildung zeigt die

Entwicklung der Ozon-Konzentration in der Luft

seit 1990 (monatliche Mittelwerte). Bei allen vier

Belastungssituationen steigen für diesen Zeit-

raum der Median und die tiefen Quantile an. In

den städtischen Gebieten ist die Zunahme auf-

grund der Reduktion der Stickoxide zu erwar-

ten. Die Zunahme der Ozonkonzentrationen an

den ländlichen und voralpinen Stationen weist

auf eine Zunahme der anthropogenen Ozon-Hin-

tergrundbelastung in der Nordhemisphäre hin.

Die maximalen Stundenwerte an den stark be-

lasteten Standorten nehmen seit 1990 leicht ab.

Dies ist am ausgeprägtesten auf der Alpensüd-

seite festzustellen (Ordoñez et al., 2005, 2007;

Brönnimann et al., 2002).

35

Quellen, Senken und atmosphärenchemische

Prozesse gewonnen werden.

Künftig werden Messungen der Luftfremd-

stoffe mit satellitenbasierten Instrumenten

(z.B. SCIAMACHY auf Envisat, OMI auf Aura,

GOME-2 auf Metop) immer wichtiger. Erste

Resultate von Validierungsexperimenten mit

Bodenmessstationen sind vielversprechend.

NABEL-Stationen. Rot: NABEL-Stationen, wel-

che in das Global Atmosphere Watch (GAW) Pro-

gramm und/oder das European Monitoring and

Evaluation Programme (EMEP) integriert sind.

Das NABEL pflegt einen intensiven Datenaus-

tausch mit mehreren internationalen Mess-

programmen. Seit Beginn der Messaktivitäten

sind die ländlichen Stationen Payerne und Rigi

Teil des European Monitoring and Evaluati-

on Programme (EMEP), welches insbesondere

die grossräumige Ausbreitung von Luftschad-

stoffen über Europa untersucht. Die NABEL-

Messungen tragen auch zum Global Atmo-

sphere Watch (GAW) Programm der WMO

bei: die Station Jungfraujoch ist eine globale,

die Station Rigi eine regionale GAW-Station.

Des Weiteren stellt das NABEL dem European

Air Quality Monitoring Network EuroAirnet

Daten zur Verfügung. EuroAirnet wurde von

der Europäischen Umweltagentur (EEA) auf-

gebaut und beinhaltet insbesondere Stati-

onen aus Städten und Agglomerationen in

Europa. Messungen der NABEL-Stationen wer-

den auch in die Luftqualitätsvorhersagen und Da-

tenassimilationen im Rahmen des ESA-Projekts

PROMOTE, einem Pilotprojekt des Global Mo-

nitoring for Environment and Security (GMES)

Programms, integriert.


RessourcenbedarfDas NABEL-Messnetz ist durch die Leistungen

des BAFU und der Empa finanziell langfristig

gesichert.

http://www.bafu.admin.ch/luft /luftbelastung

http://www.empa.ch/nabel

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Aerosole2.12Aerosole beeinflussen die Atmosphäre durch ihre direkten und indirekten Effekte. Die Grössenordnung dieser Effekte bezüglich Erwärmung bzw. Abkühlung ist nach wie vor eine der grössten Unsicherheiten in den Klimamodellen. Aerosole werden vom Menschen eingeatmet und können einen negativen Einfluss auf die Gesundheit haben.

Eine weitere Stationskategorie stellen die

AErosol RObotic NETwork (AERONET) Stationen

dar. Das AERONET Programm wurde gemein-

sam von der NASA und dem Centre National de

la Recherche Scientifique (CNRS) etabliert und

koordiniert heute ein Set von ca. 400 boden-

gestützten Aerosol-Fernerkundungstationen

(bestehend aus identischen, automatischen,

in unterschiedlichen Spektralbereichen mes-

senden Photometern), welche von nationalen

Ämtern, Forschungsanstalten oder Hochschu-

len betreut werden. In der Schweiz gibt es 2

AERONET Stationen, Lägeren (seit 2003; be-

treut durch die Universität Bern) und Davos

( seit 2005; betreut durch das PMOD/WRC).

Die ETH Lausanne (EPFL) und die Universität

Neuchâtel beteiligen sich an den Messungen

des Europäischen Lidar Netzwerkes EARLINET

im Rahmen des bodengestützten Aerosol-

Monitorings.

Im Rahmen des Schweizer Beitrags zum GAW

Programm werden an der High Altitude Research

Station Jungfraujoch (HFSJ) kontinuierliche

Aerosol-Messungen durch das Paul Scherrer

Institut (PSI), im Auftrag der MeteoSchweiz,

durchgeführt. Zu den gemessenen Aerosol-

Parametern gehören die Streu-, Rückstreu-

und Absorptions-Koeffizienten bei verschie-

denen Wellenlängen, sowie die Anzahlkon-

zentration, Massenkonzentration (TSP: Total

Suspended Particle, PM10: Particulate Matter

< 10µm, PM1: Particulate Matter < 1µm) und

die grössenaufgelöste chemische Zusammen-

setzung. Ein Teil der Aerosol-Messungen auf

dem Jungfraujoch (TSP, PM10) wird im Rah-

men des NABEL (‡ 2.11 Luftfremdstoffe)

durchgeführt. Zudem wird an den 4 CHARM-

Stationen (‡ 2.5 Strahlung) mit Sonnenpho-

tometern die Aerosol-Optische Dicke (AOD)

gemessen.

Messungen Schweiz

Gesetzliche GrundlagenDie Schweiz ist Mitglied der Weltorganisa-

tion für Meteorologie WMO (SR 0.429.01)

und beteiligt sich gemäss Bundesratsbe-

schluss vom 25. November 1994 am Global

Atmosphere Watch (GAW) Programm der

WMO. Das Bundesamt für Meteorologie

und Klimatologie MeteoSchweiz ist als fe-

derführendes Bundesamt betreffend WMO

für das GAW Programm zuständig. Die

Grenzwerte für anthropogene Aerosole sind

zudem in den gesetzlichen Grundlagen be-

treffend Luftfremdstoffe (‡ 2.11 Luftfremd-

stoffe) festgehalten.

§

36

Jan96 Jan98 Jan00 Jan02 Jan04 Jan06

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Aerosol-Lichtstreukoeffizient Jungfraujoch 1995 – 2006Streukoeffizient in m-1

Die TSP-Massenkonzentration wurde auf dem

Jungfraujoch seit 1973 kontinuierlich im Rah-

men der NABEL-Messungen ermittelt. Im Jahre

2006 sind diese Messungen durch PM10-Kon-

zentrationsmessungen abgelöst worden.

Das PSI führt seit 1988 kontinuierliche Mes-

sungen von Aerosol-Kenngrössen auf dem

Jungfraujoch durch. Als erste Messgrösse wur-

de vom PSI ab Messbeginn im Jahre 1988 die

Oberflächenkonzentration der Aerosolpar-

tikel bestimmt. Die Messungen durch das PSI

wurden im Jahre 1995 auf alle anderen op-

tischen Parameter erweitert und in das GAW

Programm integriert. Die chemische Zusam-

mensetzung wird zudem seit 1998 gemessen.

In Europa hat sich der Ausstoss anthropoge-

ner Aerosole über die letzten zwei Jahrzehnte

aufgrund verbesserter Kontrollen der Luftrein-

haltung verringert. Hingegen ist gegenwärtig

eine Stabilisierung oder Zunahme der Fein-

staubkonzentration zu beobachten.


Die Trendanalyse zeigt, dass die Zunahme

des Streukoeffizienten (monatliche Werte in

schwarz) in der Periode September-Dezember

(grün) am grössten ist, obwohl sich die Station

Jungfraujoch in dieser Zeit meistens in der frei-

en Troposphäre befindet. In den Sommermo-

naten Juni-August (blau) sind die Messungen

hingegen stark durch die planetare Grenzschicht

beeinflusst. Es kann aber kein statistisch signifi-

kanter Trend festgestellt werden. Die Zunahme

der optischen Eigenschaften von Aerosolen im

Herbst kann entweder mit einer Zunahme des

Einflusses der Grenzschicht-Luftmassen oder mit

einem weiträumigen Transport aus Gebieten mit

zunehmender Luftverschmutzung zusammen-

hängen (Collaud Coen et al., 2007).

37

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimabeobachtungen/GAW_CH_Allg.html

Internationale Einbettungtinuierlichen Aerosol-Messungen des PSI auf

dem Jungfraujoch sind das Deutsche Zentrum

für Luft- und Raumfahrt DLR (Aerosol Absorp-

tionskoeffizient), NOAA, Boulder (Aerosol

Streukoeffizient) und TERA Environment (che-

mische Analyse). Daneben werden laufend

Messkampagnen an der Station durchgeführt,

insbesondere auch zur Erforschung der Inter-

aktion der Aerosolpartikel mit den Wolken.

Die Monitoring- und Forschungsaktivitäten

sind in verschiedene laufende EU-Projekte (u.a.

ACCENT, EUSAAR, GEOMON) eingebettet.

Seit 2006 ist das Jungfraujoch eine von total 25

globalen GAW Stationen weltweit. Die Aerosol-

Messungen vom Jungfraujoch werden somit

regelmässig an das World Data Centre for

Aerosols WDCA am Joint Research Centre (JRC)

in Ispra (I) geliefert. Zudem werden die Daten

im Rahmen des EMEP (European Monitoring

and Evaluation Programme) an das Chemical

Coordinating Center am norwegischen Insti-

tut für Luftforschung (NILU) in Lillestrom ge-

liefert.

Wichtige internationale Partner für die kon-

RessourcenbedarfDer Betrieb der Aerosol-Messungen auf dem

Jungfraujoch ist über das Schweizer GAW

Programm gesichert. Die AERONET-Messungen

auf der Lägeren und in Davos sind über die

Universität Bern bzw. das PMOD/WRC sicher-

gestellt.

Wichtigste Aerosol-Messstationen. Rot: Jungfrau-

joch (GAW, CHARM); blau: Lägeren (AERONET),

Davos (AERONET, CHARM), Payerne (CHARM),

Locarno-Monti (CHARM).

Passive Satellitenmessungen von AVHRR (auf

NOAA, Metop), SEVIRI (auf Meteosat Second

Generation), MERIS (auf Envisat ), MODIS und

MISR (auf Terra), sowie die neuesten aktiven

Satellitenmessungen von CALIPSO (Lidar) und

CLOUDSAT (Wolkenradar) liefern wertvolle

ergänzende Aerosol-Daten (u.a. AOD).

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Pollen2.13Pollenfreisetzung und Pollenflug werden von den meteorologischen Bedingungen wie Temperatur, Sonnenscheindauer, Niederschlag und Wind gesteuert. Veränderungen im Pollenflug, die Auswirkung auf die Häufigkeit von Allergien oder die Aus-breitung neuer allergener Pflanzenarten haben, können durch ein Monitoring frühzeitig erfasst werden.

Messungen Schweizsind Forschungsbestrebungen im Gange, um

die Auswertung mit Hilfe optischer Verfahrens-

techniken zu automatisieren und in Quasi-Echt-

zeit bereitzustellen.

Aus der Vielzahl der in der Luft gefundenen

Pollen sind nur einige wenige für die Mehr-

heit der Pollenallergien verantwortlich. In der

Schweiz sind dies von Frühjahr bis Sommer die

Pollen der folgenden sechs Pflanzen: Hasel,

Erle, Birke, Esche im Frühling, Gräser im Früh-

sommer und Sommer, Beifuss im Spätsommer.

Neu kommen die Pollen von Ambrosia hinzu,

deren Zunahme dank NAPOL frühzeitig ent-

deckt wurde. Am wichtigsten sind die Gräser-

pollen, die vor allem im Mai und Juni bei über

12% der Bevölkerung starke Beschwerden her-

vorrufen können. Die Pollenkonzentrationen

weisen tageszeitliche Schwankungen auf und

variieren nach meteorologischen Verhältnissen

und Regionen.

Seit Ende der 1960er Jahre wurde in der

Schweiz auf privater Basis der Pollenflug an

einzelnen Stationen analysiert. Ab 1982 koor-

dinierte die Arbeitsgruppe für Aerobiologie

die Pollenmessungen in der Schweiz. 1993 hat

MeteoSchweiz die Aufgabe übernommen, das

Nationale Pollenmessnetz NAPOL zu betreiben.

Dieses umfasst insgesamt 14 Messstationen,

welche die wichtigsten Klima- und Vegetati-

onsräume der Schweiz abdecken. Die meisten

Messstandorte liegen in der Nähe von Agglo-

merationsräumen und sind jeweils während

der Vegetationszeit vom 1. Januar bis 30.Sep-

tember in Betrieb. An jeder Station steht

eine volumetrische Pollenfalle, welche Pollen

ansaugt. Die Pollen werden wöchentlich im

Labor der MeteoSchweiz (Payerne, Zürich)

mikroskopisch bestimmt, für jeden Tag aus-

gezählt und als Tageswert der Pollenkonzen-

tration pro m3 Luft angegeben. Gegenwärtig


gie und Klimatologie (MetG, SR 429.1) ist




zu erfassen. Dazu sorgt er für die Umset-

zung von Massnahmen als Beitrag zur lang-

fristigen Sicherung einer gesunden Umwelt.

Das zuständige Bundesamt für Meteorologie

und Klimatologie MeteoSchweiz stellt Mes-

sungen der Pollenkonzentration zur Verfü-

gung. Betreffend Ausbreitung von Ambrosia

informiert auch das Bundesamt für Gesund-

heit (BAG) im Sinne der Gesundheitspräven-

tion. Das Bundesamt für Landwirtschaft

(BLW) und das Bundesamt für Umwelt (BAFU)

setzen sich ergänzend in der Bekämpfung

dieser hochallergenen Pflanze ein.

§

38

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EN

Die ersten Pollenanalysen in der Schweiz wur-

den 1969 in Basel durchgeführt. An den Statio-

nen Neuchâtel, Davos und Lugano wird seit

den 1980er Jahren die Pollenkonzentration der

in Mitteleuropa wichtigsten allergenen Pflan-

zen bestimmt: Hasel, Erle, Birke, Esche, Gräser,

Beifuss und die hochallergene, invasive Ambro-

sia. In der Schweiz sind diese Pollenarten für

rund 95% der Pollenallergien verantwortlich.

Mit einer Konzentration auf die Standorte

Basel (Juranordfuss), Neuchâtel (Mittelland),

Davos (Alpenraum) und Lugano (Südalpen)

wird eine Auswahl der NAPOL-Messungen

unter der Berücksichtigung unterschiedlicher

Klima- und Vegetationsregionen vorgenom-

men. Eine räumlich homogene Verteilung die-

ser vier repräsentativen Standorte ist von Be-

deutung, um zukünftige änderungen in der

Pollenausbreitung festzustellen.

Birkenpollen Basel 1969 – 2006Blühbeginn und Blühende


Der Beginn der Birkenpollensaison ist von den

Temperaturen im Februar und März abhängig.

Je höher die Temperatur, desto früher beginnt

die Birke zu blühen. Die steigenden Tempera-

turen haben eine signifikante Verfrühung der

Birkenblüte um 13 Tage seit 1969 bewirkt. Das

Blühende hat sich seit 1969 um 14 Tage vorver-

schoben. Die Birkenpollensaison ist während der

letzten knapp 40 Jahre gleich lang geblieben; sie

hat sich jedoch um rund zwei Wochen verfrüht

(Clot, 2003; Gehrig, 2004). Die Pollen sind die

wichtigsten Auslöser von Allergien. Die Inten-

sität und die Dauer der Pollensaison sind sehr

stark von den Umweltbedingungen abhängig,

von denen die meteorologischen Bedingungen

zu den wichtigsten gehören. Die langjährigen

Reihen sind wichtige Indikatoren für die Aus-

wirkung des Klimawandels auf die Hauptauslö-

ser von Allergien.

39

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/wetter/gesundheit/pollen_allgemein.html

Nationales Pollenmessnetz NAPOL. Die Auswahl

von 4 (rot) der 14 Messstandorte deckt Mes-

sungen in unterschiedlichen Klima- und Vege-

tationsregionen ab.

Die Pollenausbreitung ist nicht an nationale

Grenzen gebunden und erfordert einen inter-

nationalen Datenaustausch. Zu diesem Zweck

ist 1988 die Datenbank des European Aero-

allergen Network (EAN) erstellt worden. An-

geschlossen an die EAN-Datenbank sind 152

Nutzer aus 48 Ländern inklusive der Schweiz.

Dabei sind Pollenflugdaten von 170 Pollentypen

aus 557 Stationen europaweit integriert und

stehen der Forschung zur Verfügung. Mit Hilfe

dieser Datensammlung werden wertvolle In-

formationen über die räumliche und zeitliche

Entwicklung des Pollengehaltes der Luft über

Europa ermöglicht.


RessourcenbedarfDie Weiterführung der Pollen-Beobachtun-

gen ist innerhalb des gesetzlichen Auftrags von

MeteoSchweiz gesichert. Eine Automatisierung

des Messnetzes und damit die Ablösung der

manuellen Auszählung der Pollendaten ist in

den nächsten Jahren geplant. Diese Erneue-

rung des Messnetzes hat entsprechend höhere

Investitionskosten zur Folge.

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1. Jan. 31. Jan. 2. März 1. Apr. 1. Mai 31. Mai 30. Juni 30. Juli 29. Aug. 28. Sep. 28. Okt. 27. Nov. 27. Dez.

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Abfluss3.1Änderungen des Klimas wirken sich auf den Wasserkreislauf in verschiedener Art und Weise aus. Die möglichen Verschiebungen hydrologischer Grössen, u.a. Wasserstand und Abfluss an Seen und Flüssen, haben ihrerseits Konsequenzen auf die Sektoren der Wasserwirtschaft, wie die Wassernutzung, den Gewässer- und den Hochwasserschutz.

Messungen SchweizDas Basismessnetz beinhaltet die Registrierung

von Wasserstand und Abfluss und geht zurück

auf die Mitte des 19. Jahrhunderts. Es umfasst

heute rund 260 Messstationen an Oberflächen-

gewässern (Seen und Flüsse). 90% aller Stati-

onen des Basismessnetzes verfügen über eine

automatische Fernabfrage.

Im Rahmen des NADUF, welches die Beurtei-

lung des Zustandes der Fliessgewässer zum Ziel

hat, werden an ausgesuchten Stationen mit

langfristigen Messprogrammen Wasserinhalts-

stoffe seit Mitte der 1970er Jahre erhoben. Die

Dauerprobenahme kombiniert mit Abflussmes-

sungen erlaubt die korrekte Berechnung von

Stofffrachten.

In den 1950er Jahren wurden erstmals hydro-

logische Untersuchungsgebiete (HUG) ausge-

schieden, die im Laufe der Zeit ergänzt worden

sind. Die Abflussmessstationen dieser Unter-

suchungsgebiete sind Teil des Basismessnetzes.

Die schweizerischen Abflussmessnetze um-

fassen heute rund 200 Stationen des Bundes,

etwa 300 kantonale Stationen an kleineren

Gewässern und einige Stationen von Privaten.

Das BAFU erhebt die Wasserführung und - in

Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen An-

stalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung

und Gewässerschutz (Eawag) und der Eidge-

nössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee

und Landschaft (WSL) - die Wasserqualität der

Schweizer Gewässer. Die Datenerhebung er-

folgt durch Langzeitmessungen an fest instal-

lierten Messstationen und durch Einzelmes-

sungen an temporären Standorten.

Die Messungen in den Oberflächengewäs-

sern umfassen das Basismessnetz zu Wasser-

stand und Abfluss, die Nationale Dauerunter-

suchung der schweizerischen Fliessgewässer

(NADUF), die Wassertemperatur und die Fest-

stofftransporte.

Gesetzliche GrundlagenLaut dem Bundesgesetz zum Schutz der Ge-

wässer (GschG, SR 814.20) ist der Bund ver-

pflichtet, Erhebungen von gesamtschweize-

rischem Interesse über die hydrologischen

Verhältnisse durchzuführen. Für diese Aufga-

ben ist das Bundesamt für Umwelt (BAFU)

verantwortlich.

§

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Abfluss Thur-Andelfingen für 1947, 1976 und 2003Gemittelte Abflussganglinie über 30 Tage in m3/s

Im hydrologischen Jahrbuch der Schweiz wer-

den die Messdaten (u.a. Abflussmengen) aller

Stationen, die vom BAFU betrieben werden,

seit 1917 veröffentlicht. Die längsten konti-

nuierlichen Beobachtungsreihen des täglichen

Abflusses sind von Stationen am Rhein (1891

Basel), an der Thur (1904 Andelfingen) und

an der Birs (1917 Münchenstein) vorhanden.

Zu den ältesten Messstationen gehören vier

Grenzstationen (Rhein-Basel, Rhône-chancy,

Ticino-Bellinzona, Inn-Martinsbruck), die den

Abfluss aus der Schweiz registrieren und teil-

weise dem NADUF Programm zugehörig sind.

Die zum Basismessnetz gehörenden Abfluss-

messstationen der HUG verfügen über eine

mittlere Reihenlänge von 40 Jahren. Bei der

Auswahl der HUG Gebiete wurde darauf ge-

achtet, dass alle Regimetypen der Schweiz ab-

gedeckt sind.


Anhand der Abflussganglinien lassen sich die

Niederschlagsperioden vom März und No-

vember 1947, vom Juli 1976 sowie vom Okto-

ber 2003 nachvollziehen. Anderseits kommen

die unterschiedlich langen Niedrigwasserpha-

sen sehr deutlich zum Ausdruck (BAFU, 2004).

Auftretende Abflussschwankungen sind indi-

rekt beeinflusst durch meteorologische Parame-

ter und das Speichervermögen der Schneede-

cke, der Gletscher, der Böden, des Grundwassers

und der Seen. Die Messungen der Abflüsse sind

eine wichtige Datengrundlage zur Analyse der

Abschätzung von Abflussvolumen, hergeleitet

aus hydrologischen Simulations-Modellen. Eine

langfristige Veränderung der Abflussregimes

wird Konsequenzen für verschiedene wasser-

wirtschaftliche Aspekte mit sich ziehen.

des Global Terrestrial Network for Hydrology

(GTN-H) zu sehen, welches durch GcOS, GTOS

und das WMO Programm Hydrology and Water

Resources getragen wird. Das European Terres-

trial Network for River Discharge ETN-R ist ein

Beitrag des GRDc zum European Flood Alert

System EFAS und dient der mittel- bis langfris-

tigen Hochwasserprognose.

Eine Auswahl von Stationen (12) mit einer

langen Abflussmessreihe beteiligt sich am

Globalen Abflussdatenzentrum GRDc (Glo-

bal Runoff Data centre). An das GRDc wer-

den die täglichen Abflussdaten von insgesamt

27 Schweizer Stationen geliefert. Damit wird

ein wichtiger Beitrag zum internationalen Da-

tenaustausch geleistet. Das GRDc ist als Teil


RessourcenbedarfEs ist davon auszugehen, dass im Rahmen

der gesetzlichen Grundlagen die Bestimmung

des Abflusses und die Daueruntersuchung in

Oberflächengewässern weitergeführt wird. Die

Langzeitbeobachtungen als gemeinsame Pro-

gramme von BAFU, Eawag und WSL dürften

mittelfristig finanziell gesichert sein. Diese Pro-

gramme bilden eine notwendige Grundlage für

den Hochwasser- und Gewässerschutz.

http://www.bafu.admin.ch/hydrologie/index.html

Die HUG Untersuchungen haben zum Ziel, die

langfristigen Veränderungen des Wasserhaus-

haltes in naturnahen Einzugsgebieten der Kli-

maregionen der Schweiz zu beobachten. Sie

stellen daher für rund 50 Einzugsgebiete Ab-

flusshöhen und Gebietsniederschläge bereit.

Die Auswahl der wichtigsten Abflussreihen der

Schweiz setzt sich aus verschiedenen Messnetzen

(rot + blau) zusammen, u.a. Grenzstationen (blau).

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Seen3.2Seen reagieren je nach Art und Grösse besonders empfindlich auf Klimaänderungen. Zu den Folgen gehören Änderungen der Ober-flächen- und Tiefenwassertemperaturen, der zeitlichen Dynamik des Planktons sowie der Dauer der Eisbedeckung. Historische Auf-zeichnungen der Gefrier- und Auftaudaten von Seen liefern wert-volle Rückschlüsse auf das vergangene regionale Klima.

burg und Neuenburg in einem gemeinsamen

Projekt überwacht. Das Monitoring des Boden-

sees erfolgt länderübergreifend unter dem Vor-

sitz der Internationalen Gewässerschutzkom-

mission für den Bodensee IGKB. Die Seen des

Kantons Tessin werden durch die Commissio-

ne Internazionale per la Protezione delle Acque

Italo-Svizzere CIPAIS beobachtet, der Genfer-

see durch die schweiz-französische Kommis-

sion zum Schutz des Genfersees CIPEL.

Die Messung von Tiefenprofilen der Seewasser-

temperatur erfolgt teilweise vom Boot aus in ho-

her Auflösung mit Hilfe von Sonden. Gewöhn-

lich werden ein- bis zweimal im Monat die Tem-

peraturen in verschiedenen Tiefenstufen zwi-

schen der Seeoberfläche und dem Grund ge-

messen. Monatliche Messungen bilden die

notwendige Grundlage zum Verständnis der

zeitlichen Entwicklung von Seetemperaturen.

Die Wasseroberflächentemperatur kann zu-

Zum hydrometrischen Basismessnetz der Ab-

teilung Hydrologie des BAFU, mit einer Ge-

samtzahl von etwa 260 Messstationen, ge-

hören über 30 Stationen an Schweizer Seen.

An diesen See-Stationen wird der Abfluss ge-

messen, der direkt vom Seestand abhängig

ist. Die in den Seen auftretenden vertikalen

und horizontalen Temperaturinhomogenitäten

werden jedoch vom Temperaturmessnetz des

BAFU nicht erfasst. Messungen der Seewas-

sertemperaturen werden im Rahmen umfas-

sender Wasserqualitätsuntersuchungen durch

kantonale Gewässerschutzfachstellen, interna-

tionale Kommissionen und die Eawag (Eidge-

nössische Anstalt für Wasserversorgung, Ab-

wasserreinigung und Gewässerschutz), dem

Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs,

durchgeführt. So werden zum Beispiel Mur-

ten-, Neuenburger- und Bielersee von den zu-

ständigen Fachstellen der Kantone Bern, Frei-

Messungen Schweiz

Gesetzliche GrundlagenIn der Verordnung (GSchV, SR 814.201) zum

Gewässerschutzgesetz (GSchG, SR 814.20)

werden die Ziele und Anforderungen zur Be-

obachtung von Messgrössen in Seen festge-

halten. Bezüglich Wassertemperaturen gel-

ten für stehende Gewässer unter anderem

die Anforderungen, dass durch Eingriffe ins

Gewässer die natürlichen Temperaturverhält-

nisse nicht nachteilig verändert werden dür-

fen. Dazu kommen weitere Bestimmungen in

den Bundesgesetzen über den Umweltschutz

(USG, SR 814.01), den Natur- und Heimat-

schutz (NHG, SR 451) und die Nutzbarma-

chung der Wasserkräfte (WRG, SR 721.80).

§

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Eisbedeckung Schweizer Mittelland-Seen 1901 – 2006Zusammenstellung von 11 Seen als Funktion der Höhe über Meer

Kenntnisse über die Wassertemperatur sind eine

wichtige Grösse für die regionale Klimamodel-

lierung. Seit 1936 werden mit Unterbrüchen

an der Untersuchungsstelle Thalwil die mo-

natlichen Wassertemperaturen des Zürichsees

durch die Wasserversorgung Zürich gemessen.

Über diese Zeitspanne variiert die Anzahl Tie-

fenstufen pro Profil. Wöchentliche Beobach-

tungen werden seit 1977 durch die Universität

Zürich (Institut für Pflanzenbiologie, Limnolo-

gische Station) in der Seemitte zwischen Küs-

nacht und Rüschlikon ermittelt. Am Zugersee

(seit 1950), Greifensee (seit 1956), Genfersee

(seit 1957), Neuenburgersee (seit 1963), Pfäf-

fikersee (seit 1972), Walensee (seit 1972) und

Ägerisee (seit 1975) werden Messungen in un-

terschiedlicher zeitlicher Auflösung und in ver-

schiedenen Tiefenstufen durchgeführt. Da die-

se Messreihen über die Jahre unterschiedlich

ermittelt worden sind, ist eine gewisse Inkon-

sistenz innerhalb und zwischen den Messrei-

hen unvermeidbar.


Daten zur Eisbedeckung alpiner

Seen enthalten wichtige klimatolo-

gische Informationen, da die Eisbe-

deckung und die Wintertemperatur

miteinander verknüpft sind. Kreuz:

durchgehende Eisbedeckung; Linie:

Jahre ohne Angaben. Seen:

1 = Untersee, 2 = Oberer Zürich-

see, 3 = Murtensee, 4 = Bielersee,

5 = Greifensee, 6 = Hallwilersee,

7 = Baldeggersee, 8 = Sarnensee,

9 = Sempachersee, 10 = Pfäffikersee,

11 = Ägerisee. Aus diesen Daten

kann nachgewiesen werden, dass

während der letzten 40 Jahren die

Eisbedeckung zurückgegangen ist.

Dieser Trend ist für Seen, die sel-

ten gefrieren, markant (Hendricks

Franssen und Scherrer, 2007).

43

taudaten nicht systematisch. Für diese lang-

jährigen Beobachtungen gibt es keine gesetz-

lichen Grundlagen. Diese Messreihen sind somit

nicht gesichert.

Die Messungen von vertikalen Seetempe-

raturen erfolgen schweizweit unkoordiniert

durch unterschiedliche Institutionen. Ebenso

erfolgt die Beobachtung von Gefrier- und Auf-

http://www.eawag.ch/organisation/abteilungen/wut/schwerpunkte/umweltisotope/

Ressourcenbedarf

Historische Aufzeichnungen der Gefrier- und

Auftaudaten von Seen liefern wertvolle Rück-

schlüsse auf das vergangene regionale Klima

und ergänzende Hinweise zum winterlichen

Temperaturverlauf. Schweizweit werden die-

se Beobachtungen nicht systematisch erhoben

und stammen aus unterschiedlichen Quellen

(u.a. Zeitungen, persönliche Aufzeichnungen).

Die längste in der Schweiz verfügbare Datenrei-

he liegt für den St.Moritzer See vor; sie begin-

nt 1832 und reicht ohne Unterbrechung bis in

die Gegenwart. Dieser Datensatz ist für Mittel-

europa einzigartig. Die Gefrier- und Auftau-

daten alpiner Seen sind die einzigen See-

Parameter, welche an ein internationales Da-

tenzentrum übermittelt werden. Die Global

Lake and River Ice Phenology Datenbank am

National Snow and Ice Data Center (NSIDC)

in Boulder, Colorado, archiviert die Beobach-

tungen der Seen von St.Moritz, Silvaplana und

Sils. Die Beobachtungen der beiden letzteren

Seen werden nicht mehr nachgeführt.


Wassertemperaturen werden an verschiedenen

Standorten seit ca. Mitte des 20. Jahrhunderts

gemessen (rot). Gefrier- und Auftauzeitpunkt

werden seit über 100 Jahren beobachtet (blau).

dem für grössere Seen aus Satellitendaten ab-

geleitet werden. Dies erfolgt für verschiedene

Schweizer Seen operationell unter Einbezug

von NOAA AVHRR Daten (durch Universität

Bern).

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Monat

MonatsmittelMittel der Monatsmittel 1959 –2004

Maximum der Monatsmittel 1959–2004Minimum der Monatsmittel 1959–2004

Grundwasser3.3Über 80% der Trink- und Brauchwasserversorgung der Schweiz wird aus Grundwasser gedeckt. Die Grundwasserneubildung ist durch Niederschlags- und Trockenperioden sowie auch durch menschliche Aktivitäten beeinflusst. Das Grundwasser muss somit landesweit im Hinblick auf seine langfristige Erhaltung quantitativ und qualitativ beobachtet werden.

Gesetzliche GrundlagenGemäss dem Bundesgesetz zum Schutz

der Gewässer (GSchG, SR 814.20) ist der

Bund verpflichtet, Erhebungen von gesamt-

schweizerischem Interesse über die hydrolo-

gischen Verhältnisse sowie die Wasserqua-

lität der ober- und unterirdischen Gewässer

durchzuführen. Für diese Aufgaben ist das

Bundesamt für Umwelt (BAFU) zuständig.

Die nationale Grundwasserbeobachtung

NAQUA des BAFU soll ein repräsentatives Bild

über Zustand und Entwicklung der schwei-

zerischen Grundwasserressourcen, sowohl in

qualitativer als auch in quantitativer Hinsicht,

ermöglichen. Sie bildet damit die Grundlage

für (a) den Schutz, die langfristige Erhaltung

und die nachhaltige Nutzung der natürlichen

Ressource Grundwasser und die Behebung

bestehender Beeinträchtigungen, und (b) den

Schutz des Menschen vor übermässiger Bela-

stung (schädliche Organismen und Stoffe).

NAQUA ist aussagekräftig in Bezug auf (a)

die für die Grundwassernutzung wichtigen

Grundwasserleitertypen der Schweiz (Karst,

Kluft- und Lockergestein), (b) die für die Trink-

wassergewinnung wichtigsten Grundwasser-

leiter der Schweiz, (c) die Grundwasserleiter

in den verschiedenen klimatologischen und

landschaftlichen Grossregionen der Schweiz

wie Jura, Mittelland, Voralpen, Alpen und

Alpensüdseite, und (d) die wichtigsten das

schweizerische Grundwasser prägenden na-

türlichen und anthropogenen Faktoren.

NAQUA umfasst vier Module: Das Modul

TREND für die langfristige Qualitätsbeobach-

tung (50 Messstellen), das Modul SPEZ für die

spezifische Beobachtung von Belastungspara-

metern (500 Messstellen), das Modul QUANT

zur Beobachtung der Grundwasserquantität

(100 Messstellen) sowie das Modul ISOT zur

Beobachtung von Wasserisotopen (23 Mess-

stellen) (‡ 3.5 Isotope).

Die Grundwasserqualität und -quantität wird

ausserdem an zahlreichen Orten der Schweiz

von unterschiedlichen Institutionen (Univer-

sitäten, Wasserversorgungen, Kantone) be-

obachtet. Insgesamt werden Grundwasser-

stände und Quellschüttungen derzeit an rund

900 Messstellen beobachtet. Im Allgemeinen

Messungen Schweiz

§

44

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Nationale Grundwasser-Beobachtung der Schweiz

NAQUA: ausgesuchte Messstandorte der Module

TREND (grün), QUANT (blau), sowie beiden Mo-

dulen angehörend (rot).

wird der Grundwasserstand in einem geloch-

ten Rohr (Piezometer, Förderbrunnen), das

im Grundwasserleiter eingebaut ist, manuell

oder automatisch gemessen. Die Quellschüt-

tung wird möglichst nahe beim Quellaustritt an

einem natürlichen Querschnitt oder mit Hilfe

eines künstlichen Überlaufs gemessen.

Der Betrieb der Grundwasser-Stationen ist im

Rahmen der nationalen Grundwasserbeobach-

tung NAQUA zumindest mittelfristig als ge-

sichert zu bezeichnen. Insbesondere bei der

Instrumentierung von Quellen hat sich aller-

dings gezeigt, dass der technische und finanziel-

le Aufwand für die Stationsausrüstung und für

die Datenübertragung teilweise sehr gross ist.

Ressourcenbedarf

Es bestehen verschiedene Netzwerke, um die

Grundwasserbeobachtungen auf globaler Ebe-

ne zu koordinieren. So gehört das Internatio-

nal Groundwater Resources Assessment cen-

tre IGRAc zum Global Terrestrial Network

Hydrology (GTN-H) und ist eine Initiative von

UNEScO und WMO zum globalen Informa-

tionsaustausch. Auf europäischer Ebene ist es

das EUROWATERNET, ein von der Europäischen

Umweltagentur (EEA) koordiniertes Daten- und

Informationsnetzwerk.


Mittlerer Monatsabfluss der Areuse-

quelle in St-Sulpice für die Beobach-

tungsperiode 1959-2004 als wich-

tiger Beitrag zum Verständnis der

Klimavariabilität. Solche Schwan-

kungen können als Folge der klein-

räumigen Diversität der Schweiz

vielfältig ausfallen, sie sind aber

derzeit noch nicht quantifizierbar.

Eine aussagekräftige Abschätzung

der Auswirkungen der Klimaände-

rung auf das Grundwasser ist nur

mit ausreichend langen klimarele-

vanten Datenserien der Grundwas-

serqualität und -quantität möglich

(Schürch et al., 2006).

Abfluss Areusequelle St-Sulpice 1959 – 2004Mittlerer Monatsabfluss in m3/s

Um mögliche Folgen des Klimawandels besser

abschätzen zu können, strebt NAQUA eine in-

tegrale Beobachtung an, mit dem Ziel, die Qua-

lität und Quantität des Grundwassers vermehrt

zeitlich an denselben Messstellen zu erfassen.

Darum arbeitet das BAFU im Rahmen von

NAQUA eng mit den Kantonen zusammen.

Die längsten Grundwasserstand-Datenreihen in

der Schweiz (ca. ab 1900 bis heute) findet man

in Pumpbrunnen von Wasserversorgungen.

Seit Ende der 1970er Jahre werden Grund-

wasserstände landesweit kontinuierlich beo-

bachtet: z.B. am Rhein (Maienfeld, seit 1975),

Arve (Soral, seit 1975) und Vedeggio (Lamone,

seit 1980). Der Abfluss der Areusequelle in

St-Sulpice wird seit 1959 kontinuierlich gemes-

sen und bildet eine der längsten Quellabfluss-

Datenreihen der Schweiz.


45


Wassernutzung3.4Die Verfügbarkeit von Wasser stellt eine Versorgungsgrundlage für die Bevölkerung dar und ist von Bedeutung für diverse Wirt-schaftssektoren. Mit steigenden Temperaturen, längeren Trocken-perioden und saisonalen Schwankungen beeinflusst die Klima- änderung den Bedarf und das Angebot an Wasser. Kenntnisse über den Wasserverbrauch sind somit von grosser Bedeutung.

Messungen SchweizAufgrund der naturräumlichen Bedingungen

in den Alpen ist die Schweiz ist ein wasser-

reiches Land.

In der Schweiz werden die Angaben zum Was-

serverbrauch von unterschiedlichen Stellen und

in unterschiedlichem Ausmass und Regelmäs-

sigkeit erhoben. So werden Daten über die Ge-

winnung, Aufbereitung und Abgabe von Trink-

und Brauchwasser vom Schweizerischen Verein

des Gas- und Wasserfaches gesammelt und

durch die Wasserversorgungen ermittelt, wel-

che rund 50% der Bevölkerung mit Wasser be-

liefern. Die wichtigste Trinkwasser-Reserve der

Schweiz ist das Grundwasser, das entsprechend

von grosser Wichtigkeit ist und unter einer

systematischen qualitativen und quantitativen

Beobachtung steht (‡3.3 Grundwasser).

Der Wasserverbrauch in Zusammenhang mit

der Schweizer Landwirtschaft beschränkt sich

auf kleinere Flächen und im Wesentlichen auf

ausgesprochene Trockengebiete und den Ge-

müseanbau. Über die Verbreitung und Aus-

masse der landwirtschaftlichen Bewässerung

liegen grundsätzlich wenig differenzierte Infor-

mationen vor. Dies liegt an den föderalistischen

Strukturen in der Schweiz, aufgrund derer kei-

ne einheitliche Datengrundlage vorliegt. Quan-

titative Grössen über die bewässerten Flächen

werden mit Hilfe von Umfragen durch den

Schweizerischen Bauernverband und das Bun-

desamt für Landwirtschaft (BLW) ermittelt. Das

BLW hat im Frühjahr 2007 eine Umfrage zur

Bewässerung durchgeführt. Dabei sind alle An-

gaben auf kantonaler Ebene zusammengetra-

gen worden und liefern im Vergleich zur letz-

ten Erhebung im Jahre 2002 eine aufdatierte

Verbrauchsmenge.

Der Kanton Graubünden hat als erster Kanton

ein Konzept ausarbeiten lassen, das die bewäs-

serungsbedürftigen Gebiete festlegt. Diese Stu-

Gesetzliche GrundlagenDas Bundesgesetz über den Schutz der Ge-

wässer (GSchG, SR 814.20) dient unter an-

derem dazu, die haushälterische Nutzung

des Trink- und Brauchwassers sicherzustel-

len und die landwirtschaftliche Bewässerung

vor nachteiligen Einwirkungen zu schützen.

Zudem sind darin die Restwasserbestim-

mungen festgelegt, welche die Wasserent-

nahmen aus oberirdischen Gewässern ein-

schränken. Für Bewässerungszwecke sind

Konzessionen oder Bewilligungen notwen-

dig, die von den kantonalen Behörden ver-

geben werden. Im Gegensatz dazu hat bei

der Nutzung von Grundwasservorkommen

der Trinkwasserverbrauch Vorrang. Gesetz-

liche Grundlage sind die kantonalen Was-

serwirtschaftsgesetze.

§

46

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Bewässerte Flächen der Schweiz nach WasserbezugsartKantonale Schätzungen des Jahres 2006

In der Schweiz werden seit Beginn der 1990er

Jahre Schätzungen zum landwirtschaftlichen

Wasserverbrauch gemacht und an interna-

tionale organisationen weitergeleitet. Von

25‘000 Hektaren im Jahre 1995, ist die be-

wässerte Fläche auf 30‘000 Hektaren im

Jahre 2000 und auf 38‘000 Hektaren in der

Umfrage im Jahre 2007 geschätzt worden.

Die Flächenausdehnung von 38‘000 Hekta-

ren bezieht sich auf regelmässig bewässerte

Flächen, wobei zwei Drittel davon in den Kan-

tonen Wallis und Graubünden liegen. Im Ge-

gensatz dazu scheinen andere Kantone keine

genaueren Angaben zu bewässerten Flächen

aufzuweisen. Neben den regelmässig bewäs-

serten Flächen werden weitere 12‘000 Hek-

taren Boden gelegentlich bewässert. Regio-

nal gesehen gibt es grosse Unterschiede in der

Effizienz der Wassernutzung. Diese ist abhän-

gig von Anbaumethoden und Bewässerungs-

technologien.


Der Wasserbrauch durch landwirtschaftliche Tä-

tigkeiten basiert auf Schätzungen der Mehr-

heit der kantonalen Stellen. Die bewässerte Flä-

che kann nach Kultur- und Wasserbezugsart,

sowie nach Anlagetyp unterschieden werden.

Etwa die Hälfte der gesamten bewässerten Flä-

che entspricht Wiesland, das in den inneralpinen

Trockentälern des Wallis und Graubündens durch

traditionelle Suonen mit Wasser beliefert wird

(persönliche Auskunft A. Schild, BLW). Das Aus-

mass der bewässerten Flächen wird in Zukunft

voraussichtlich zunehmen. Durch angepasste

Anbaumethoden und Bewässerungstechnolo-

gien könnte der Wasserbedarf aber effizienter

gedeckt werden, als dies heute der Fall ist.

des Global Terrestrial Network for Hydrology

(GTN-H) zu dem auch die globalen Netzwerke

zu Abfluss (GRDc) und Grundwasser (IGRAc)

gehören (‡3.1 Abfluss und ‡3.3 Grundwas-

ser). Die Angaben zum Wasserverbrauch der

schweizerischen Landwirtschaft, die an die

AQUASTAT Datenbank geliefert werden, ba-

sieren auf Schätzungen des BLW.

Die Wasserabgabe pro Kopf ist ein internatio-

nal gebräuchlicher Umweltindikator und wird

in verschiedenen Studien zur Beurteilung ei-

ner nachhaltigen Entwicklung seitens oEcD

und FAo verwendet. Die FAo unterhält ein

Informationssystem über den Status der welt-

weiten landwirtschaftlichen Wassernutzung,

insbesondere in Entwicklungs- und Schwel-

lenländern (AQUASTAT). AQUASTAT ist Teil


RessourcenbedarfIm Hinblick auf den steigenden Wasserbedarf

im Zuge der Klimaänderung und den damit

veränderten Produktionsbedingungen besteht

klar Handlungsbedarf bei der systematischen

Datenerhebung zur Abschätzung der Bewäs-

serungsbedürftigkeit der Kantone.

http://www.blw.admin.ch/themen/00010/00071/00230/index.html

die wurde vom Bündner Bauernverband ange-

regt und fachlich begleitet, und vorwiegend

vom Kanton Graubünden finanziert. Eine ge-

samtschweizerische Studie zum Bewässerungs-

verbrauch wird laut BLW von rund der Hälfte

der Kantone befürwortet.

Der Umfang des landwirtschaftlichen Wasserver-

brauchs basiert auf Schätzungen, deren Anga-

ben mit Unsicherheiten behaftet sind und zuver-

lässige Flächenaussagen unmöglich machen.

47

4% Trinkwasser

20% Grundwasser

9% Seen

5% Flüsse

10% Kanäle/Bäche

52% Suonen

4% Trinkwasser

20% Grundwasser

9% Seen

5% Flüsse

10% Kanäle/Bäche

52% Suonen

Isotope3.5Isotope von Sauerstoff und Wasserstoff hinterlassen als natürliche Markierungsstoffe einen «Fingerabdruck» in verschiedensten Komponenten des Klimasystems. Damit sind lange Messreihen von Isotopen neben der Anwendung in der Grundwasserbewirt-schaftung und im Grundwasserschutz auch notwendige Refe-renzwerte für klimatologische Studien.

Messungen SchweizDie Ursache für den «Fingerabdruck», den die

Isotope im Wasserkreislauf hinterlassen, liegt

vor allem in der Isotopenfraktionierung wäh-

rend der Entstehung von Niederschlag. In der

Regel besitzt jedes natürlich vorkommende

Element stabile Isotope, während die ande-

ren Isotope radioaktiv (instabil) sind und frü-

her oder später zerfallen. Die stabilen Isotope

Sauerstoff-18 (18O) und Deuterium (2H), sowie

das radioaktive Wasserstoff-Isotop Tritium (3H)

sind Bausteine des Wassermoleküls. In Wasser-

proben werden sie von unterschiedlichen Insti-

tutionen schweizweit an rund 135 Stationen

im Niederschlagswasser, in Fliessgewässern, in

Seen, in Gletschern, im Schnee und im Grund-

wasser gemessen.

1992 wurde im Rahmen der nationalen Grund-

wasserbeobachtung NAQUA ein Modul zur

Beobachtung der Isotope im Wasserkreislauf,

ISOT, ins Leben gerufen.

Das Modul ISOT umfasst momentan 23 über

die Schweiz verteilte Messstationen: 13 Nieder-

schlags-, 7 Oberflächenwasser- und 3 Grund-

wasserstationen. An diesen Stationen wird

der Anteil von Sauerstoff-18, Deuterium und

Tritium im Wasser gemessen. Das BAFU be-

treibt ISOT in enger Zusammenarbeit mit der

Abteilung Klima- und Umweltphysik der Uni-

versität Bern. Die ISOT-Niederschlagsstationen

sind über die verschiedenen Klimaregionen

der Schweiz verteilt. Für die Isotopenmessung

werden monatliche Sammelproben der täg-

lich geleerten Niederschlagsmesser verwendet.

Als ISOT-Fliessgewässerstationen wurden Sta-

tionen des Abflussmessnetzes (Basismessnetz)

bzw. des Messnetzes zur Nationalen Dauerun-

tersuchung der Schweizerischen Fliessgewässer

(NADUF) gewählt. An diesen Standorten wer-

den monatlich entweder automatische Sam-

melproben oder manuelle Stichproben ent-

Gesetzliche GrundlagenDer Bund ist durch das Gewässerschutzge-

setz (GSchG, SR 814.20) dazu verpflichtet,

Erhebungen von gesamtschweizerischem In-

teresse über die hydrologischen Verhältnisse

sowie die Wasserqualität der ober- und un-

terirdischen Gewässer durchzuführen. Das

Bundesamt für Umwelt (BAFU) ist für die Er-

füllung dieser Aufgaben zuständig.

§

48

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

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Grimsel, Hospiz

Guttannen

Meiringen

Bern

Locarno

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en

Lange Reihen und ihre Bedeutungan den Messstationen Bern, Meiringen, guttan-

nen, grimsel und Locarno werden seit Beginn

der 1970er Jahre monatlich integrierte nieder-

schlagstagesproben zur isotopenanalyse ent-

nommen. Diese 5 standorte stellen die längsten

Messreihen der schweiz dar und bilden zusam-

men ein nW/se-Profil durch den alpenraum

von Bern (541 m ü.M.) über den grimselpass

(1950 m ü.M.) nach Locarno (379 m ü.M.). Die

meisten stationen liegen in der nähe von kli-

matologischen stationen der Meteoschweiz,

wo weitere Parameter wie temperatur und re-

lative Feuchte bestimmt werden. Der Beginn

der isotopenbeobachtung in Fliessgewässern

geht auf Mitte der 1980er Jahre zurück (rhein

bei Diepoldsau, rhône bei Porte du scex und

inn bei s-chanf). sie decken somit die bedeu-

tendsten Fliessgewässer der schweiz ab.

Isotop Sauerstoff-18 im Niederschlag 1971 – 2003gleitendes Monatsmittel in Promille an 5 isot-standorten

Die gleitenden Monatsmittel des

Isotops Sauerstoff-18 im Nieder-

schlag, 1971-2003, heben den kli-

matischen Trend der letzten drei

Jahrzehnte hervor. Er ist auch

im Abfluss der grossen Schwei-

zer Flüsse sichtbar. Der Grund für

den «Fingerabdruck», den Isotope

im Wasserkreislauf hinterlassen,

liegt in den hydro-meteorolo-

gischen Bedingungen während

der Niederschlagsgeschichte vom

Quellgebiet der Luftfeuchtigkeit

bis zum Ausregnen an der Sammel-

station (Spreafico und Weingartner,

2005).

Die Messdaten ausgesuchter isot-stationen

werden seit 1992 an die Datenbank des glo-

bal network of isotopes in Precipitation (gniP)

der international atomic energy agency (iaea)

und der WMo weitergeleitet. Damit leistet das

Modul isot einen wichtigen Beitrag an inter-

national koordinierte isotopen-Programme,

die der Forschung als referenzwerte bzw. zur

Kalibrierung dienen. Zusammen mit Deutsch-

land und Österreich weist die schweiz im Ver-

gleich zum ausland ein sehr dichtes Messnetz

mit langen Zeitreihen auf. Die isot-reihen sind

somit besonders wertvoll, unter anderem für

internationale Forschungsprogramme.

Der Betrieb der isot-stationen ist in die natio-

nale grundwasserbeobachtung naQua in-

tegriert. Die Zahl der aufwändigen tritium-

analysen wird mit dem rückgang des tritium-

gehaltes in den Wasserproben kontinuierlich re-

duziert.

Ressourcenbedarf


nommen. an den isot-grundwasserstationen

(eine Quelle und zwei Förderbrunnen) werden

stichproben zur untersuchung der isotope, so-

wie Wassertemperatur, elektrische Leitfähig-

keit, grundwasserstand bzw. Quellschüttung

monatlich erhoben.

Das Isotopenmessnetz ISOT misst den Anteil von

Sauerstoff-18, Deuterium und Tritium im Nieder-

schlag (rot), in Oberflächengewässern (blau)

und im Grundwasser (grün).

49


1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

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Grimsel, Hospiz

Guttannen

Meiringen

Bern

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SchneebedeckungDie Schneebedeckung spielt nicht nur als Klimafaktor eine ent-scheidende Rolle, sondern ist ein essentieller Wirtschaftsfaktor für den Tourismus, die Wasserwirtschaft, die Hydroenergie, die Landwirtschaft und das Verkehrswesen. Lange Messreihen von Schneeparametern sind wichtig, um Aussagen über vergangene und zukünftige regionale Trends zu machen.

Gesetzliche GrundlagenGemäss Bundesgesetz über die Meteorologie

und Klimatologie (MetG, SR 429.1) hat der

Bund eine flächendeckende Erfassung von

meteorologischen und klimatologischen Da-

ten zu veranlassen, sowie vor Gefahren des

Wetters zu warnen. Der Vollzug obliegt dem

Bundesamt für Meteorologie und Klimato-

logie MeteoSchweiz (MetV, SR 429.11). Das

Eidgenössische Institut für Schnee- und La-

winenforschung (SLF), als Teil der Eidgenös-

sischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee

und Landschaft (WSL), ist gemäss der Verord-

nung des ETH-Rates über die Forschungsan-

stalten des ETH-Bereichs (SR 414.161) für die

Lawinenwarnung und Information über die

Entwicklung der Schnee- und Lawinenver-

hältnisse in der Schweiz zuständig.

Die wichtigsten Messwerte für eine Schnee-

klimatologie sind die Gesamtschneehöhe, die

Neuschneehöhe, der Wasserwert des Neu-

schnees und der Wasserwert der Gesamt-

schneedecke. Die Schneehöhe und der Neu-

schnee werden durch Messnetze des SLF, der

MeteoSchweiz und weiteren kantonalen und

privaten Institutionen erfasst.

Das SLF Messnetz umfasst automatische und

konventionelle Stationen (Messstellen MS und

Vergleichsstationen VG). An den rund 100 kon-

ventionellen Stationen werden die Parame-

ter täglich von Beobachtern manuell gemes-

sen. Die Stationen befinden sich mehrheitlich

in mittleren Höhenlagen zwischen 1’000 und

2’000 m ü. M.

Im Gegensatz dazu sind die 39 automatischen

(ANETZ, neu SwissMetNet) und 11 konventio-

nellen (KLIMA) Schneemessstationen der

MeteoSchweiz regelmässig über die Schweiz

verteilt und schliessen auch Höhenlagen unter

1’000 m.ü.M. mit ein.

Die rund 70 automatischen Stationen des In-

terkantonalen Mess- und Informations-Systems

(IMIS) stellen mit ihrer Höhenlage zwischen

2’000 und 3’000 m.ü.M. seit 1996 eine Ergän-

zung zu den SLF- und MeteoSchweiz-Stationen

dar. Sie sind im Rahmen einer interkantonalen

Vereinbarung in Zusammenarbeit mit dem BAFU

aufgebaut worden.

An den 10 Gebirgs-Stationen des automa-

tischen Ergänzungsnetzes (ENET) werden in

Zusammenarbeit zwischen MeteoSchweiz und

SLF relevante Parameter für die Lawinenwar-

nung ermittelt. An den Standorten des Nieder-

schlagsmessnetzes der MeteoSchweiz (NIME)

wird an etwa 75% der rund 340 Stationen der

Gesamt- und Neuschnee täglich manuell er-

mittelt. Diese Daten werden im Gegensatz zu

den konventionellen und automatischen Sta-

3.6

§

50

Messungen Schweiz

2010200019901980197019601950194019301920191019001890

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Anz

ahlT

age

mit

Schn

eehö

he ≥

30

cm

Engelberg, 1060 m ü.M.

(Nov. bis April)

Jährliche Werte

20 Jahre gewichtetes Mittel

Mittelwert (1891– 1987) vs (1988 – 2007)

ter

res

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ac

htu

ng

en

Schneebedeckung Engelberg 1891 – 2007tage mit schneehöhe von mindestens 30cm für die Monate november bis april

tionen nicht digital erfasst. Zunehmend wer-

den satellitendaten zur operationellen Bestim-

mung der schneebedeckung eingesetzt: so z.B.

aus Daten von noaa aVhrr (durch universität

Bern) und Meteosat second generation (durch

Meteoschweiz).

(Fortsetzung seite 52)

Die zeitliche Entwicklung veranschaulicht bei-

spielhaft die klare Abnahme der Schneedecke

in Tallagen. Die grüne Linie zeigt die grossen na-

türlichen Schwankungen, welche typisch sind für

die Schneedecke. Das 20-jährige Mittel hebt eine

seit Messbeginn noch nie beobachtete Abnah-

me der Schneetage seit Ende der 1980er Jahre

hervor. So wurde im Winter 1989/90 an keinem

Tag eine Schneehöhe von 30cm oder mehr ge-

messen. Dieser Rückgang in den letzten 20 Jah-

ren bewirkt auch eine starke Abnahme der für

den Tourismus wichtigen Anzahl Schneetage von

58 auf nur noch 33 Tage pro Winter. Die Abnah-

me der Schneetage in den letzten 20 Jahren an

praktisch allen Stationen unterhalb 1‘300 m ü.M.

zeigt bereits grosse Auswirkungen auf den Win-

tertourismus (Laternser und Schneebeli, 2003).

GesamtschneehöheLange Reihen und ihre BedeutungDie konventionellen stationen haben gegen-

über den automatischen Messnetzen den Vor-

teil, dass für klimatologische Belange die Mess-

reihen genügend lang sind (> 50 Jahre). Die

Mehrheit der wichtigsten Messungen der ge-

samtschneehöhe sind kürzer als jene des neu-

schnees. Dies kann in Zusammenhang mit dem

frühen Beginn der niederschlagsmessung ste-

hen (‡2.2 niederschlag). Die längsten Messrei-

hen der gesamtschneehöhe gehen bis ins Jahre

1890 zurück: säntis (1890), engelberg (1890)

und Davos (1896). andere stationen setzten

mit ihren Messungen ebenfalls um 1900 ein,

jedoch mit grossen unterschieden in der Mess-

häufigkeit von Jahr zu Jahr und von station

zu station.

an den meisten standorten setzte ein lü-

ckenlose Beobachtung der gesamtschneehö-

he frühestens ab den 1930er Jahre ein (u.a.

Weissfluhjoch, trübsee, andermatt, ulrichen).

auch an Messstationen einiger schweizer städ-

te im Mittelland wird die gesamtschneehöhe

seit den 1930er Jahren registriert. Die Mess-

reihen dieser standorte sind jedoch aufgrund

ihrer Lage und damit verbundenen hohen Va-

riabilität der schneehöhe bei kleinen schnee-

mengen schwierig zu interpretieren.

erst mit der einführung von Messinstrukti-

onen seit 1893 wurden angaben zur höhe

der schneedecke mehr oder weniger regelmäs-

sig aufgeführt. Viele der Messdaten die vor

1930 erhoben wurden, liegen nur in ihrer ur-

sprünglichen analogen Form vor und bedür-

fen deshalb einer nachbearbeitung und Digi-

talisierung, um sie in analysen verwenden zu

können.

Stationen mit den längsten und bedeutungs-

vollsten Messreihen der Gesamtschneehöhe

(> 50 Jahre) und des Neuschnees (> 100 Jahre).

51

2010200019901980197019601950194019301920191019001890

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Anz

ahlT

age

mit

Schn

eehö

he ≥

30

cm

Engelberg, 1060 m ü.M.

(Nov. bis April)

Jährliche Werte

20 Jahre gewichtetes Mittel

Mittelwert (1891– 1987) vs (1988 – 2007)

http://www.slf.ch/research/snowtrends/welcome-de.html

http://www.meteoschweiz.admin.ch/web/de/services/datenportal/messnetze.html

Kenntnisse über langjährige Schneewasser-

äquivalente (SWE) sind auch aus bautech-

nischer Sicht von Interesse, da diese im Rah-

men von Baumnormen (SIA NoRM 261) für

die maximale Schneelast von Bauten verwen-

det werden. Das Schneewasseräquivalent wird

schweizweit durch unterschiedliche Instituti-

onen und Messnetze erfasst. Im Vergleich zu

den Schneehöhenmessungen wird das SWE

in einer geringeren zeitlichen Auflösung be-

stimmt.

Die ersten regelmässigen Beobachtungen des

Wasseräquivalents im Rahmen eines Mess-

netzes wurden 1943 von der ETH Zürich (Hy-

drologische Abteilung der VAW) in Zusam-

menarbeit mit der Elektrizitätswirtschaft

aufgenommen. In der Folge wurde dieses Mess-

netz mehrheitlich in das SLF Netz integriert,

und die entsprechenden Stationen sind seither

Teil der Vergleichsstationen (VG). Die an VG-

Stationen seit 1943 gemessenen Schneewas-

serwerte sind für den Zeitraum 1943 bis 1985

nachdigitalisiert worden. Nach einem Unter-

bruch von über 10 Jahren werden seit 1998 die

aktuellen Messungen wieder digital abgelegt.

Gegenwärtig wird der Wasserwert der Gesamt-

schneehöhe an der Hälfte der rund 80 VG-Sta-

tionen durch Beobachter 2x monatlich erfasst.

Die Messungen erfolgen grösstenteils zwischen

November und April und werden in digitaler

Form archiviert. Weitere Messungen werden

vereinzelt durch die Wasserkraftwerke und pri-

vate Firmen mit der Unterstützung der Exper-

tenkommission Kryosphäre (EKK) der Schwei-

zerischen Akademie der Naturwissenschaften

(ScNAT) vorgenommen. So werden mit der

Unterstützung der EKK im Rahmen von Glet-

schermessungen auf dem claridenfirn, Silvret-

ta-, Basodino-, Gries- und Aletschgletscher

im Frühjahr Wasseräquivalentmessungen der

Messungen Schweiz (2)

52

NeuschneeLange Reihen und ihre BedeutungInsgesamt weisen 15 Stationen Neuschnee-

messungen auf, welche bereits im 19. Jahr-

hundert beginnen. Diese Messungen werden

teilweise von MeteoSchweiz und teilweise vom

SLF getragen. An 7 Stationen wird der Neu-

schnee seit etwa 1880 erfasst (Sils Maria 1864,

Guttannen 1877, Elm 1878, Luzern 1883,

Airolo 1885, chur 1888, Arosa 1890). Die täg-

liche Neuschneemenge und die Anzahl Tage

mit Neuschnee sind klimatologisch wichtige

Grössen, um den Einfluss der wärmeren Win-

tertemperaturen (d.h. mehr Regen als Schnee)

und der prognostizierten zunehmenden Win-

terniederschläge (d.h. mehr Schnee in den Gip-

felregionen) analysieren zu können. Die Neu-

schneehöhe ist zudem eine wichtige Grösse für

die Lawinenwarndienste, den Wintertourismus

und die Schneeräumungsdienste.

Jahressumme des Neuschnees in Sils Maria,

1864-2006. Die blaue Gerade veranschaulicht

den linearen Trend über die gesamte Zeitperi-

ode. Der Trend von -0.22cm Neuschneesumme

pro Jahr ist jedoch nicht signifikant. Sils Maria

ist die längste verfügbare Neuschneereihe der

Schweiz und reicht bis ins Jahr 1864 zurück. Ins-

gesamt gibt es 6 Jahre mit lückenhaften Daten

(1913, 1914, 1942, 1950, 2002 und 2003). Für die

Jahre 1913 und 1914 fehlen die Messwerte kom-

plett. Bei den übrigen Datenlücken fehlen die

Messwerte von mindestens einem Wintermo-

nat (Dezember, Januar, Februar), so dass keine

plausiblen Jahres-Neuschneesummen errechnet

werden können. Die maximale Neuschneesum-

me pro Jahr wurde 1916 mit 930cm, die Minima-

le 1953 mit 152cm erreicht.

Neuschnee Sils Maria 1864 – 2006Jahressumme in cm

Neu

schn

eesu

mm

e/J

ahr

[cm

]

20001980196019401920200018801860

200

400

600

800

Trend = -0.22cm/Jahr

20001990198019701960195019430

250

500

750

1000

Trend

Was

serä

quiv

alen

t de

r Sc

hnee

deck

e [m

m]

TER

RES

TRIS

cH

E B

EoB

Ac

HTU

NG

EN

http://www.wsl.ch/forschung/forschungsprojekte/hydrology_subalpine_watershed/

Die längsten Reihen des Wasseräquivalents ge-

hen auf 1940 zurück: Einzelstationen (grün) und

eine Vielzahl von Stationen in Einzugsgebieten

(rot: Wägital, Garichte, Sihlsee; blau: Alptal).

Firnakkumulation vorgenommen. Neben den

bodengestützten und konventionellen Mes-

sungen des SWE werden ergänzende Metho-

den zu Forschungszwecken eingesetzt: unter

anderem wird das SWE mit Instrumenten wie

Schneekissen, Flachband-Kabelsensoren, um-

fassenden Mikrowellensystemen und Gamma-

strahlen-Sonden ermittelt.

Im Rahmen der europäischen Lawinenwarnung

werden die Schneedaten grenznaher Stationen

mit ausländischen Lawinenwarndiensten aus-

getauscht. Im Alptal werden auf Testflächen

in verschiedenen subalpinen Kleinsteinzugs-

gebieten seit fast 40 Jahren schneehydrolo-

gische und klimatologische Untersuchungen

durch die WSL durchgeführt. Einzelne hydrolo-

gische Messungen sind Bestandteil des NADUF

(‡3.1 Abfluss). Die Schneewasseräquivalente

des Alptals werden an 14 Standorten wöchent-

lich bis monatlich ermittelt und dienen als Re-

ferenzmessungen zur Validierung numerischer

Modelle im Rahmen des internationalen Snow

Model Intercomparison Project (SnowMIP2),

durchgeführt im Auftrag der International As-

sociation of cryospheric Sciences (IAcS).

Die Weiterführung der längsten Messreihen ist

weitgehend gesichert. Die Weiterführung von

einigen langjährigen Messreihen des SLF (u.a.

Engelberg) ist mit der Ausgliederung der kli-

matologischen Messstellen aus der Lawinen-

warnung und der gegenwärtigen Trägerschaft

durch BAFU und ETH ungewiss. Die wertvollen

Messungen im Einzugsgebiet Wägital sind nur

kurzfristig gesichert. Um die Weiterführung zu

garantieren, sind zusätzliche finanzielle Res-

sourcen ab 2008 notwendig.


Ressourcenbedarf

Das SLF betreut VG-Stationen, an denen der

Messbeginn des Wasserwertes auf die 1940er

Jahre zurückgeht (Weissfluhjoch 1937, Davos

1947, Klosters 1948, Zuoz 1951). Von besonde-

rem Stellenwert bezüglich Gesamtwasserwert

der Schneedecke sind die verschiedenen Stati-

onen im Wägital. Es sind die weltweit längsten

Messreihen des SWE eines Einzugsgebietes (seit

1943). Die Messreihe beinhaltet namentlich 11

Wasseräquivalent- und 28 Schneehöhenstand-

orte, an denen im Frühjahr gemessen und das

mittlere Wasseräquivalent der Schneedecke

im Einzugsgebiet bestimmt wird. Dieses Mess-

netz, ursprünglich von der Abteilung Hydrolo-

gie der VAW der ETH Zürich betreut, wird mo-

mentan mit finanzieller Unterstützung des SLF

von der Firma Meteodat GmbH weitergeführt.

Meteodat GmbH setzt die seit 1943 durchge-

führten Messungen an den Stationen Garichte

und Sihlsee gegenwärtig fort.

SchneewasseräquivalentLange Reihen und ihre Bedeutung

Anhand der Punktmessungen an jedem Mess-

standort werden die in der Schneedecke gespei-

cherten Wasserreserven höhenzonenabhängig

zu einem Gebietsmittel verrechnet. Damit lässt

sich die Variation des Schneewasseräquivalents

(SWE) für das Gesamteinzugsgebiet aufzeigen.

Die rote Linie zeigt den Trend des langjährigen

Mittels am 1.April. Die Winterniederschläge in

tieferen und mittleren Höhenlagen werden zu-

künftig voraussichtlich vermehrt in Form von

Regen anstelle von Schnee fallen. Dies wür-

de unter anderem eine verstärkte Kompaktion

der Schneedecke zur Folge haben (Rohrer et al.,

1994). Deshalb ist zu erwarten, dass das SWE ei-

nen geringeren negativen Trend mit der Klima-

änderung aufweisen wird als die Schneehöhe.

Schneewasseräquivalent Wägital 1943 – 2007Gebietsmittel in mm für das Gesamteinzugsgebiet zum Stichtag 1. April

53

20001990198019701960195019430

250

500

750

1000

Trend

Was

serä

quiv

alen

t de

r Sc

hnee

deck

e [m

m]

Kum

ulie

rte

Mas

senb

ilanz

[m

w.e

.]

1920 1940 1960 1980 2000

−20

0

SilvrettaGriesBasòdino

1920

-20

0

1940 1960 1980 2000

Basòdino

Gries

Silvretta

GletscherDie überwiegend negative Massenbilanz der Alpengletscher in den letzten 25 Jahren gehört zu den deutlichsten Anzeichen, dass sich die Temperatur an der Erdoberfläche in letzter Zeit signifikant erhöht hat. Langfristige Änderungen von Massenbilanz und Glet-scherlänge werden als Schlüsselindikatoren für den Nachweis von Klimaänderungen verwendet.

Gesetzliche GrundlagenFür das langfristige Klimamonitoring von

Gletschern existieren keine klaren gesetz-

lichen Grundlagen. Die regelmässige Ver-

messung der Gletscher ist in der nationalen

Gesetzgebung momentan nur in der Tech-

nischen Verordnung des VBS über die amt-

liche Vermessung (TVAV, SR 211.432.21)

festgehalten. Gemäss Art. 7b der TVAV wird

die Informationsebene «Bodenbedeckung:

6. vegetationslose Flächen» unterteilt in die

Kategorien (a) Fels, (b) Gletscher /Firn, (c) Ge-

röll / Sand, (d) Abbau/Deponie und (e) übrige

vegetationslose Flächen. Im weiteren sind

Entwicklungstendenzen, wie man sie aus

der Gletscherbeobachtung ableiten kann,

auch als Grundlage für die Einschätzung

von Naturgefahren (Art. 12c der OV-UVEK,

SR 172.217.1) im Hochgebirge relevant.

Die erhobenen Messgrössen (Massenbilanz /

Volumenänderungen, Längenänderungen, Glet-

scherinventar, Firntemperatur und Fliessge-

schwindigkeiten) befinden sich zur Zeit in

Überarbeitung durch die Expertenkommission

Kryosphäre (EKK) der SCNAT. Dabei geht es

um die Integration der bisherigen Messungen

ins Global Terrestrial Network for Glaciers

(GTN-G), die Festlegung der zukünftigen Stra-

tegie im Hinblick auf relevante Fragestellungen

(Forschung, Öffentlichkeit ) und die Integra-

tion von modernen Technologien (Satelliten-

daten, Geoinformatik, numerische Modelle)

in das Messkonzept. Im Hinblick auf GCOS und

das sogennante Tier-System des GTN-G lassen

sich die langen Reihen der Massenbilanz (Tier

3), der Längenänderungen (Tier 4) und der

Gletscherinventare (Tier 5) integrieren. Im fol-

genden werden diese drei Gletscher-Messgrös-

sen im Detail beschrieben.

Die Massenbilanz eines Gletschers ergibt sich

als Summe von Schneezuwachs (Akkumula-

tion) und Schnee- bzw. Eisabtrag vornehmlich

durch Schmelze (Ablation) und bezieht sich auf

den Mittelwert über die gesamte Gletscherflä-

che. Zur Bestimmung der Massenbilanz wird

die direkte glaziologische Methode verwendet,

bei welcher mindestens einmal im Jahr die Bi-

lanz an mehreren in die Gletscheroberfläche

eingebohrten Pegeln sowie in Schneeschäch-

ten ermittelt wird. Diese direkten Messungen

müssen im Abstand von etwa 10 Jahren mit der

geodätisch-photogrammetrischen Methode

(Erstellung eines Höhenmodells) kalibriert wer-

den, bei welcher die Volumenänderung an-

hand der räumlichen Veränderungen der Glet-

scheroberfläche flächendeckend ermittelt wird.

Zur Zeit werden mit der direkten Methode an

drei Gletschern über die Gletscherfläche ge-

mittelte Massenbilanzen erhoben und an 25

3.7

§Messungen Schweiz

54

Kum

ulie

rte

Mas

senb

ilanz

[m

w.e

.]

1920 1940 1960 1980 2000

−20

0

SilvrettaGriesBasòdino

1920

-20

0

1940 1960 1980 2000

Basòdino

Gries

Silvretta

TER

RES

TRIS

CH

E B

EOB

AC

HTU

NG

EN

Erste Messungen der Massenbilanz wurden

in den Jahren 1884-1910 am Rhonegletscher

durchgeführt. Langfristige Messungen der

Massenbilanz mit der direkten Methode exi-

stieren seit 1914 auf dem Silvrettagletscher

und seit 1947 auf den Gletschern Limmern

und Plattalva; die Messungen auf den bei-

den letztgenannten Gletschern wurden 1985

jedoch eingestellt. Zur Zeit werden damit

noch Messungen auf den Gletschern Silvretta

(seit 1914; seit 1959 mit einem verdichte-

ten Messnetz), Gries (seit 1961) und Basòdino

(seit 1991) durchgeführt. Messungen an einzel-

nen Pegelstangen bestehen für die Gletscher

Claridenfirn (seit 1914) und Grosser Aletsch

(seit 1918) mit saisonaler Auflösung und an

vier weiteren Gletschern (Giétro, Corbassière,

Allalin, Schwarzberg) mit Jahresauflösung.

Für rund 25 Gletscher steht die Datengrund-

lage für die Berechnung der langfristigen

MassenbilanzLange Reihen und ihre Bedeutung

Kumulierte Massenbilanzwerte ( in m

Wasseräquivalent) für die Gletscher

Silvretta, Gries und Basòdino, ermittelt

mit der glaziologischen Methode. Die

vorgestellten drei Massenbilanz-Rei-

hen bilden die essentielle Grundlage,

um zusammen mit den zusätzlich erho-

benen Volumenänderungen homogeni-

sierte Zeitreihen der Massenbilanz für

eine grössere Stichprobe über die ver-

gangenen 100 bis 150 Jahre zu ermitteln

(Huss et al., in press).

Gletschern die langfristigen Volumenände-

rungen bestimmt. Die Massenbilanzmessungen

werden von der Versuchsanstalt für Wasserbau,

Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH-

Zürich mit Unterstützung von EKK, Bundes-

ämtern, Kraftwerksgesellschaften und Privaten

erhoben und finanziert.

(Fortsetzung Seite 56)

http://glaciology.ethz.ch/swiss-glaciers

Massenbilanz-Reihen von drei Schweizer GletschernKumulierte Massenbilanzwerte in m Wasseräquivalent

Schweizerisches Gletschermessnetz. Rot: Mas-

senbilanz-Messungen (3 Gletscher); blau: wei-

tere Gletscher mit Volumenänderungs-Messun-

gen (22 Gletscher).

Volumenänderung in den letzten 100 Jahren

in Intervallen von 10 bis 30 Jahren bereit.

Aus der Perspektive von GTN-G sollten vor

allem die Messungen an den drei Tier 3 Glet-

schern weitergeführt werden. Für die anderen

langen Messreihen sollte mit erster Priorität

ein erweitertes Konzept für deren verbesserte

Nutzung entwickelt werden. Die Kombina-

tion von Massenbilanzmodellen und Ferner-

kundungsdaten für die raumzeitliche Extra-

polation von isolierten Messungen ist ein viel-

versprechender Ansatz dazu. Des Weiteren

lassen sich solche langjährigen Messreihen

zur Rekonstruktion der Vergangenheit und

Abschätzung der zukünftigen Entwicklung

mit Klimadaten extrapolieren.

55

1900 1950 2000

−2500

−2000

−1500

−1000

−500

0

Grosser Aletsch (22.9 km)Trient (4.3 km)Pizol (0.5 km)

200019501900

Kum

ulie

rte

Läng

enän

deru

ng [m

]

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

Pizol (0.5km)

Trient (4.3km)

Grosser Aletsch (22.9km)

http://glaciology.ethz.ch/swiss-glaciers

Erste regelmässige Gletscherbeobachtungen in

den Schweizer Alpen begannen 1880 mit den

jährlichen Längenänderungsmessungen. Seit

1893 werden diese Messungen systematisch

und international koordiniert erhoben. Dank

dem kontinuierlichen Einsatz vieler Beobach-

ter ist das schweizerische Messnetz eines der

umfangreichsten der Welt. Gemäss dem

Gletscher-Evaluationsbericht sollen von den

120 derzeit vermessenen Gletschern mindes-

tens 97 (davon 73 mit erster Priorität ) wei-

tergeführt werden. Durch den zunehmenden

Zerfall vieler Gletscherzungen in den letzten

Jahren ist die eindeutige Bestimmung der Län-

genänderung allerdings oftmals problematisch,

und die Weiterführung der einzelnen Messrei-

hen ist jeweils kritisch zu analysieren. Dadurch

entstehen auch methodisch neue Herausforde-

rungen, bei welchen der Einsatz neuer Techno-

logien vermehrt geprüft werden sollte.

LängenänderungLange Reihen und ihre Bedeutung

Kumulierte jährliche Messungen der

Längenänderung (in m) für drei ver-

schieden grosse Gletscher (Länge in

km) mit unterschiedlichem Reaktions-

und Anpassungsverhalten an das Kli-

ma. Die Darstellung veranschaulicht,

wie die Grösse eines Gletschers Am-

plitude und Dauer der Schwankung

beeinflusst. So weisen in der Schweiz

die grösseren Gletscher (Grosser

Aletsch) seit Beginn der Messungen

einen kontinuierlichen Rückgang auf.

Im Gegensatz dazu zeigen steilere Ge-

birgsgletscher (Trient) Fluktuationen

im Bereich von Jahrzehnten, die klei-

nen Gletscher (Pizol) geringe Ampli-

tuden mit jährlichen Schwankungen

(Gletscherberichte, 1881-2006).

Längenänderung von drei Schweizer Gletschern 1880 – 2006Kumulierte jährliche Messungen in m

Das über die Jahre gewachsene Schweizer

Messnetz enthält Längenänderungsmessungen

von Gletschern aller Grössen und Typen. Die

Bandbreite reicht vom kleinen Gletscherfleck,

über Kar- und Gebirgsgletscher bis zum gros-

sen Talgletscher. Während die beiden letzteren

Typen durchaus repräsentativ vertreten sind,

sind die kleinen Gletscher verglichen mit ihrer

tatsächlichen Anzahl (80% der Gletscher sind

gemäss Gletscherinventar kleiner als 1km2)

stark unterrepräsentiert. Die Längenänderungs-

messungen werden von der VAW in Zusam-

menarbeit mit den kantonalen Forstämtern,

Bundesämtern, Kraftwerksgesellschaften und

Privaten mit finanzieller Unterstützung der

EKK durchgeführt. Die Bestimmung der Län-

genänderung erfolgt nachwievor hauptsäch-

lich durch Feldmessung, durchgeführt von

lokal ansässigen Personen. Zum Einsatz kom-

men einfache Methoden wie Massband und

tragbare Distanzmesser (z.B. Fernglas) oder

aufwändigere Vermessungen mit Theodolit

oder GPS. Daneben werden auch vermehrt

Fernerkundungssysteme (Luft- und Satelliten-

bilder) eingesetzt. Die von swisstopo seit eini-

gen Jahrzehnten in regelmässigen Abstän-

den geflogenen Luftbilder konnten bis anhin

mangels Verfügbarkeit nicht für eine systema-

tische Auswertung herangezogen werden. Zur

Kalibration der Fernerkundungsdaten sind die

Feldmessungen auch in Zukunft erforderlich.

Gletscherinventare repräsentieren die Tier 5

Beobachtungen im GTN-G; sie erfassen die

Charakteristiken jedes Gletschers nach einem

einheitlichen Schema. Neben Name, Koordi-

naten und hydrologischem Einzugsgebiet ge-

hören dazu Angaben über die Fläche, Länge,

tiefsten und höchsten Punkt, Exposition und

Aufnahmezeitpunkt sowie eine morpholo-

gische Klassifikation. Die Inventare erlauben

Messungen Schweiz (2)

56

TER

RES

TRIS

CH

E B

EOB

AC

HTU

NG

EN

Die für das Schweizer Gletscherinventar SGI

2000 entwickelten Methoden der automati-

sierten Gletscherklassifikation aus multispek-

tralen Satellitendaten und der anschliessenden

Ableitung von Inventargrössen mit Geoinfor-

mationssystemen kommen heute auch welt-

weit, u.a. im GLIMS Projekt, zur Anwendung.

Das GLIMS Projekt hat die Vervollständigung

des globalen Gletscherinventars mit Satelliten-

daten zum Ziel und soll demnächst offiziell für

Tier 5 im GTN-G zuständig sein.

Die Messungen an den drei Tier 3 Gletschern

(Silvretta, Gries, Basòdino) stellen zusammen

mit den 25 Gletschern mit Volumenände-

rungen, sowie den Längenänderungen den

Schweizer Beitrag an die weltweiten Glet-

scherbeobachtungen dar, welche internatio-

nal durch den World Glacier Monitoring Ser-

vice (WGMS) zusammengetragen, archiviert

und publiziert werden (‡ 4.3 WGMS).

Bei den Gletschermessungen ist die Finanzie-

rung wegen der fehlenden gesetzlichen Grund-

lagen langfristig nicht gesichert. Sie beruht mo-

mentan weitestgehend auf freiwilliger Basis

ohne langfristige Zusicherung. Zudem besteht

zusätzlicher finanzieller Bedarf bei der Akqui-

sition von Satelliten- und Luftbildern. Die Glet-

schermessungen sollten darum im Rahmen der

Swiss GCOS Finanzierung langfristig gesichert

werden.


Ressourcenbedarf

http://www.glims.org

Vergleich der Schweizer Gletscherinventare von 1850 (rot)

und 1973 (blau) für die Aletschregion. Gletscherinventare

erfassen die Basisdaten einer möglichst grossen Stich-

probe von Gletschern zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie

stellen eine wesentliche Grundlage für zahlreiche glazio-

logische, hydrologische, klimatologische und geomorpho-

logische Fragestellungen dar und sollten im Abstand von

einigen Dekaden wiederholt werden (Paul et al., 2004). Im

Bereich Naturgefahren leisten die Inventare einen wert-

vollen Beitrag, indem z.B. in der hydrologischen Model-

lierung die jeweils aktuellen Gletscherflächen berücksich-

tigt werden können. Digitales Geländemodell : swisstopo,

Satellitendaten: NPOC/Eurimage.

Rückzug der Gletscher in der AletschregionGletscherabgrenzungen gemäss Schweizer Gletscherinventare 1850 und 1973

Schweizerisches Gletschermessnetz. Rot: Län-

genänderungs-Messungen (73 Gletscher mit

Priorität 1); blau: restliche der 120 Längenände-

rungs-Messungen.

die Extrapolation von Einzelmessungen (z.B.

der Massenbilanz) auf die gesamte Stich-

probe und damit eine schweizweite Abschät-

zung der Änderungen (z.B. Eisvolumenver-

lust ). Die Gletscherfläche betrug 1973 gemäss

Inventar 1’340km2 und im Jahre 2000 nur noch

1’050 km2.

Für die Schweiz wurde ein Gletscherinventar

(SGI) aus Luftbildern vom Herbst 1973 erstellt

und publiziert. Dieses wurde ergänzt mit einem

Inventar von etwa 1850, welches aus den Mess-

tischblättern dieser Zeit, Feldbegehungen und

Luftbildauswertungen rekonstruiert wurde. Für

die Jahre 1998/99 wurde ein neues Inventar

aus multispektralen Satellitendaten erstellt (SGI

2000), welches etwa 85% der noch verbliebe-

nen Gletscherfläche erfasste. Zur Bestimmung

der Änderungen einzelner Gletscher als Fol-

ge des Klimawandels ist die Kenntnis der ge-

nauen Abgrenzung (Umrisslinie) des jeweiligen

Gletschers erforderlich. In verschiedenen Pro-

jekten wurden die Gletscherumrisse von 1850

und 1973 digital erfasst und sind jetzt im digi-

talen Atlas der Schweiz veröffentlicht. Die Glet-

scherumrisse vom SGI 2000 sind in die Global

Land Ice Measurements from Space (GLIMS)

Datenbank integriert und frei verfügbar.

InventareLange Reihen und ihre Bedeutung

57

Permafrost3.8Permafrost reagiert sehr empfindlich auf Klimaveränderungen wie die momentan beobachtete Temperaturerhöhung. Ein Auf- tauen führt zu einer erhöhten Instabilität des Bodens in höheren Lagen, was unter anderem negative Folgen für Bergbahnen, Wan-derwege, Passstrassen und Bergdörfer haben kann.

Gesetzliche GrundlagenDas Monitoring von Permafrost ist nur indi-

rekt in der nationalen Gesetzgebung fest-

gehalten, in Zusammenhang mit den durch

Veränderungen im Permafrost verursachten

Naturgefahren. Gemäss Artikel 12c der Orga-

nisationsverordnung für das Eidgenössische

Departement für Umwelt, Verkehr, Energie

und Kommunikation (OV-UVEK, SR 172.217.1)

hat der Bund die Aufgabe, den Schutz vor

Naturgefahren sicherzustellen. Für diese Auf-

gabe ist das Bundesamt für Umwelt (BAFU)

zuständig. Gemäss Artikel 3d der Verord-

nung des ETH-Rates über die Forschungsan-

stalten des ETH-Bereichs (SR 414.161) ist zu-

dem die Forschungsanstalt für Wald, Schnee

und Landschaft (WSL) im Fachgebiet Perma-

frost tätig.

Als Permafrost bezeichnet man den Unter-

grund, dessen Temperatur in der Tiefe wäh-

rend des ganzen Jahres nicht über 0 °C steigt.

Entsprechende Böden und Felspartien, die sich

in den Alpen hauptsächlich oberhalb der Wald-

grenze befinden, tauen demnach nie auf.

Permafrost liegt unter einer bis zu mehrere

Meter mächtigen Auftauschicht, die im jah-

reszeitlichen Wechsel positive und negative

Temperaturen aufweist. Er existiert verborgen

in Felswänden, ganzen Gipfelregionen oder

Schutthalden. In polaren Regionen kann Per-

mafrost eine Dicke von über einem Kilometer

erreichen, während in unseren Breitengraden

die Mächtigkeit Dekameter bis mehrere hun-

dert Meter beträgt. Man schätzt, dass in der

Schweiz etwa 5% der Fläche Permafrostbö-

den sind. Dies entspricht etwa der doppelten

von Gletschern bedeckten Fläche.

Die Permafrost-Messungen werden in der

Schweiz durch PERMOS (Permafrost Monito-

ring Switzerland ) koordiniert ; die Koordina-

tionsstelle ist an der Universität Zürich ange-

siedelt. Die Messungen werden durch diverse

Partner-Institutionen unterhalten. Das PERMOS

Messnetz befindet sich im Aufbau und besteht

aus Stationen im hochalpinen Lockerschutt, so-

wie Felsstandorten unterschiedlicher Neigung

und Exposition.

Die Messung erfolgt auf verschiedene Arten:

(i) an 16 Standorten werden Temperaturpro-

file in Bohrlöchern gemessen. Diese erlauben

Messungen in eine Tiefe von bis zu 100m und

zeigen somit die Dicke der Auftauschicht und

gleichzeitig Temperaturveränderungen des Per-

mafrostbodens; ( ii) in 5 Gebieten werden die

Temperaturen an den Bodenoberflächen ge-

messen. Diese lassen Rückschlüsse auf die

Temperaturen im Untergrund und somit auf

das Vorkommen von Permafrost zu; ( iii) von

Messungen Schweiz

§

58

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Jahr

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Schilthorn (10.0m)

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Gentianes (9.6m)

M. Barba Peider (10.0m)

Murtèl (11.5m)

TER

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EN

Das Permafrost Monitoring Messnetz PERMOS.

A-Stationen (rot ) ; B-Stationen (blau). Die Statio-

nen entstanden aus Forschungsprojekten und

sind daher geografisch heterogen verteilt.

8 Gebieten werden regelmässig Luftbilder auf-

genommen und ausgewertet.

Die Messstandorte werden in drei Kategorien

eingeteilt: A-Standorte sind ins PERMOS-Pro-

gramm aufgenommen und werden weiterge-

führt; B-Standorte werden vorerst weiter betrie-

ben und 2009 neu evaluiert; C-Standorte wer-

den in PERMOS nicht weiter berücksichtigt.

Die Finanzierung der PERMOS-Messungen so-

wie der Koordinationsstelle ist bis Ende 2010

durch eine Vereinbarung von BAFU, SCNAT

und MeteoSchweiz gesichert. Anschliessend

sollte der Anteil der für das Klimamonitoring

benötigten Permafrost-Messstationen durch

die Schweizer GCOS-Finanzierung wahrge-

nommen werden.

http://www.permos.ch

Ressourcenbedarf

Innerhalb der internationalen Forschungs- und

Monitoring-Aktivitäten ist PERMOS eine Kom-

ponente des Global Terrestrial Network for Per-

mafrost (GTN-P), welches momentan innerhalb

von GCOS/GTOS etabliert wird. Neben in-situ

Messungen sollen dabei auch vermehrt Fern-

erkundungsmessungen so wie numerische

Modellierungen in Raum und Zeit einbezogen

werden.

Das EU-Projekt Permafrost and Climate in

Europe PACE leistete ebenfalls einen Beitrag

zum GTN-P. In diesem Projekt wurden neun

Permafrost-Bohrlöcher, darunter drei Schweizer

Standorte, einbezogen und untersucht.


59

Die Zusammenstellung der Permafrost-Tempe-

raturen aus ca. 10m Tiefe von sechs ausgewähl-

ten Bohrlöchern verdeutlicht drei Phasen der

Erwärmung, die 1995/1996 und 2002 unterbro-

chen wurden. Das Signal braucht rund ein halbes

Jahr, um in diese Tiefe vorzudringen. Die kurz-

zeitigen täglichen Schwankungen sind in dieser

Tiefe nicht mehr bemerkbar, so dass die saiso-

nalen Schwankungen deutlich sichtbar werden.

Die Temperaturentwicklung hängt insbesondere

von den winterlichen Einschneiverhältnissen

und den sommerlichen Lufttemperaturen ab

(Vonder Mühll et al., 2007).

Permafrost-Temperaturen von sechs Bohrlöchern 1987 − 2006Monatsmittel in ˚C in etwa 10m Tiefe

PERMOS ist in den 1990er Jahren von mehre-

ren universitären Partnerinstituten aufgebaut

worden. Die längsten Messungen stellen so-

mit im internationalen Vergleich sehr lange

Messreihen dar. Die innerhalb von PERMOS

betriebenen Stationen haben eine wichtige

Bedeutung für GCOS Schweiz, da bei diesen

Stationen die Qualität und die langjährige Wei-

terführung gegeben sind. Die bestehenden Sta-

tionen entstanden zumeist aus Forschungspro-

jekten mit prozessorientierten Fragestellungen,

stehen jedoch auch für Monitoringzwecke zur

Verfügung. So entstand auch die Unterteilung

in zwei Kategorien: A-Standorte werden prio-

ritär weitergeführt und auf einen methodolo-

gisch-technischen Standard gebracht, B-Stand-

orte werden bis 2009 weitergeführt und dann

erneut evaluiert. Ein Ausbau des Stationsnetzes

ist mittelfristig und im Rahmen verschiedener

Aktivitäten vorgesehen. Idealerweise befinden

sich in jeder alpinen Klimaregion mindestens

zwei PERMOS-Stationen.


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Zunahme der lebendigen Biomasse im WaldLandnutzungsänderungen und BödenAbnahme der lebendigen Biomasse im Wald

Zunahme der lebendigen Biomasse im WaldLandnutzungsänderungen und Böde

Zunahme der lebendigen Biomasse im Wald Abnahme der lebendigen Biomasse im Wald


Landnutzung3.9In der Schweiz erhalten jährlich ca. 4’000ha Boden eine neue Nutzung. Dieser Wandel beeinflusst das regionale Klima. Die Frei-setzung oder Bindung von Treibhausgasen durch Landnutzungs-änderungen hat Auswirkungen auf das Klimasystem. Historische und aktuelle Informationen sind notwendig, um die Klimawirk-samkeit von Landnutzungsänderungen zu bestimmen.

( Coordinated Information on the Environ-

ment) Landnutzungsstatistik von 1990 inte-

griert worden. Die Datensätze unterscheiden

sich in der Definition von Landnutzungstypen,

der Nomenklatur und der räumlichen Auflö-

sung. Mit dem Projekt CORINE Land Cover

2000, gefördert durch die Europäische Union

und die Europäische Umweltagentur (EEA),

steht ein aufdatiertes, europaweites Informa-

tionssystem zur Landnutzung und ihrer Än-

derungen zur Verfügung. Eine Einbindung

der Arealstatistik in die CORINE 2000 Da-

tenbank wird angestrebt. Unterstützt durch

die Europäische Weltraumorganisation (ESA)

wird, im Data User Element Projekt GlobCover

CORINE 2000 durch Satellitendaten ergänzt.

Die Abteilung Landschaftsinventuren der Eid-

genössischen Forschungsanstalt für Wald,

Schnee und Landschaft ( WSL) vergleicht

CORINE Daten mit Waldinventurdaten und

Die Arealstatistik des BFS erfasst im Mittel alle

12 Jahre die Nutzungsänderungen. Dazu wer-

den Luftbilder des Bundesamts für Landesto-

pografie swisstopo ausgewertet. Momentan

sind Ergebnisse der dritten Erhebungspe-

riode 2004-2009 für 16% der Gesamtfläche

der Schweiz verfügbar (Stand: Frühjahr 2007).

Neu werden dabei 46 Landnutzungs- und 27

Landbedeckungskategorien getrennt erho-

ben. 72 daraus kombinierte Grundkategorien

sichern die Vergleichbarkeit mit den früher pu-

blizierten Resultaten. Die ersten beiden abge-

schlossenen Erhebungen von 1979-1985 so-

wie von 1992-1997 werden nach der aktuellen

Methode überprüft und an die neue Nomen-

klatur angepasst.

Da eine grenzüberschreitende Umweltpolitik

verlässliche, objektive und vergleichbare Infor-

mationsgrundlagen braucht, ist die Arealsta-

tistik von 1979/85 in die europäische CORINE

Gesetzliche GrundlagenGemäss Bundesstatistikgesetz (BStatG; SR

431.01) hat der Bund die Aufgabe, in fachlich

unabhängiger Weise repräsentative Ergeb-

nisse über den Zustand und die Entwicklung

von Bevölkerung, Wirtschaft, Gesellschaft,

Raum und Umwelt in der Schweiz zu er-

mitteln. Das Bundesamt für Statistik (BFS)

ist die dafür zentrale Stelle des Bundes.

Die Verordnung über die Durchführung

von statistischen Erhebungen des Bundes

(SR 431.012.1) regelt die Grundsätze, die

bei der Durchführung von statistischen Erhe-

bungen zu beachten sind.

§Messungen Schweiz

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Zunahme der lebendigen Biomasse im WaldLandnutzungsänderungen und BödenAbnahme der lebendigen Biomasse im Wald


Zunahme der lebendigen Biomasse im Wald Abnahme der lebendigen Biomasse im Wald


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Die Schweizerische Landnutzung wurde be-

reits in den Jahren 1912, 1923/24, 1952 und

1972 erhoben. Aufgrund der Inkonsistenz in

der Erhebung können Veränderungen in der

Landnutzung aber nicht sinnvoll über die ein-

zelnen Perioden ermittelt werden. Die Neu-

auswertung der Arealstatistiken 1979/85 und

1992/97 nach dem methodischen Ansatz der

aktuellen Erhebung macht alle drei Datensätze

direkt miteinander vergleichbar, was statis-

tisch gesicherte Aussagen zum Wandel der

Landnutzung über einen längeren Zeitraum

(1979-2009) ermöglicht. Dies ist unter ande-

rem eine ausgezeichnete Basis für die Bestim-

mung der Kohlenstoffbilanzen des Treibhaus-

gasinventars.


CO2-Bilanz der Landnutzungsänderungen Schweiz 1990 − 2005Quellen und Senken in Gigagramm

CO2-Quellen (+) und Senken (-) der

schweizerischen Landnutzung und

Landnutzungsänderungen (BAFU,

2007). Die ermittelten Treibhaus-

gasbilanzen zeigen, dass die Land-

nutzung in der Schweiz seit 1990

im Mittel eine Senke war. Die jähr-

lichen Variationen sind jedoch gross

und insbesondere durch zwei Fak-

toren bedingt: (a) das Auftreten

von starken Stürmen (Windwurf)

und (b) dem Auftreten von trocken-

heissen Sommern (geringer Holz-

zuwachs). In Zukunft wird die Nut-

zung von Energieholz eine entschei-

dende Grösse sein.

and Forestry» (LULUCF) ist eine möglichst

vollständige Treibhausgasbilanz der Landnut-

zung und ihrer Änderungen gemäss interna-

tional festgelegten Richtlinien des IPCC zu

erfassen. Die Kohlenstoffbilanz des Waldes

ist besonders genau zu bestimmen. Als Da-

tengrundlage dienen dabei die Arealstatistik

und das Landesforstinventar.

Mit der Unterzeichnung des Rahmenüberein-

kommens der Vereinten Nationen über Klima-

änderungen (UNFCCC) hat sich die Schweiz

verpflichtet, ein nationales Inventar der Quellen

und Senken von Treibhausgasen zu erstellen.

Es muss jährlich, rückwirkend ab 1990, erstellt

werden. Die Federführung liegt beim BAFU.

Unter dem Titel «Land Use, Land Use Change


RessourcenbedarfDie Arealstatistik veröffentlicht laufend die

aktuellsten verfügbaren Daten und stellt die-

se als Geobasisdaten verschiedenen Nutzern

bereit. Diese Daten sind für LULUCF unabding-

bare Ergebnisse nach Regionen. Das Statistik-

gesetz regelt die Durchführung dieser Aufgabe.

globalen Satellitenprodukten. Zur Erhaltung

national geschützter Ökosysteme wird der

Zustand von Landschaften erhoben. Diese

Aufgabe wird durch das BAFU wahrgenom-

men und über Projektnehmer (u.a. WSL)

ausgeführt.

Stand der dritten Erhebungsperiode (Juli 2007)

der Arealstatistik (2004 -2009). Orange: Kantons-

daten (15%); Hellgrün: Gemeindedaten (19%) ;

Dunkelgrün: Geodaten (21%).

http://www.statistik.admin.ch

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Waldökosystem3.10Der Wald erfüllt sowohl Nutz-, wie auch Schutz- und Erholungs-funktionen. Die Klimaänderung wirkt sich auf die Wälder aus, in dem sich die Länge der Vegetationsperiode ändert und sich zukünftig an den Verbreitungsgrenzen der Baumarten Auswir-kungen zeigen werden. Mit Langzeitbeobachtungen werden die Einflüsse auf das Ökosystem Wald erfasst.

Messungen SchweizKomponenten im Ökosystem Wald ermittelt,

(c) Indikatoren zum Waldzustand entwickelt,

und (d) ganzheitliche Risikoanalysen bei unter-

schiedlichen Belastungsszenarien durchgeführt.

Zu diesem Zweck werden eine Vielzahl flächen-

spezifischer Parameter in Dauerbeobachtung

erfasst. So werden auf den LWF-Flächen au-

tomatisch meteorologische Messwerte nach

internationalen Standards erfasst, wobei sich

eine Messstation im Bestand und eine zweite

auf einer nahe gelegenen Freifläche befindet.

Des Weiteren werden Eigenschaften zu Be-

stand, Vegetation, Boden und Nährstoffen in

unterschiedlicher zeitlicher Auflösung stünd-

lich bis jährlich ermittelt.

Im Davoser Seehornwald werden seit zwei

Jahrzehnten klimatische und physiologische

Messungen aufgezeichnet. Für eine Periode

von etwa 10 Jahren existiert eine fast lücken-

lose Aufzeichnung von Gasaustauschraten des

Der Zustand der Schweizer Waldes wird seit

1985 im Rahmen der Sanasilva-Inventur er-

fasst. Im Vordergrund steht dabei der Ge-

sundheitszustand der Bäume. Diese Aufnah-

men erfolgen im Juli und August auf einem

16x16km Stichprobennetz (ca. 50 Probeflä-

chen). Die Hauptmerkmale der Inventur sind

(a) die Kronenverlichtung, (b) die Kronenver-

färbung und (c) die Sterberaten und, im Zu-

sammenhang mit dem Landesforstinventar, der

Zuwachs der Bäume.

Im Rahmen der Langfristigen Waldökosystem-

Forschung (LWF) des Bundes wurden seit 1994

intensivere und umfassendere Untersuchungen

im Sinne eines integralen Ansatzes zur Wald-

zustands-Beobachtung angestrebt. Auf 18

Beobachtungsflächen (LWF-Flächen) in der

Schweiz werden (a) externe Einflüsse (Stoffe,

Klima) anthropogenes und natürlichen Ur-

sprungs erfasst, (b) Veränderungen wichtiger

Gesetzliche GrundlagenMit der Teilrevision des Bundesgesetzes über

den Wald (WaG, SR 921.0) will der Bundes-

rat die Schutzfunktion und die natürliche

Vielfalt des Waldes auf Dauer sicherstellen.

Das Waldprogramm Schweiz (WAP-CH) aus

dem Jahre 2002/03 bildet die Grundlage zur

Waldpolitik des Bundes. Waldgesetz und

-verordnung werden in Kreisschreiben präzi-

siert, die sich an die vollziehenden Behör-

den in den Kantonen wendet. Das Bundes-

amt für Umwelt (BAFU) unterstützt Projekte

zur Waldbeobachtung, die von der Eidgenös-

sischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee

und Landschaft (WSL) erarbeitet werden.

Gemäss der Verordnung des ETH-Rates über

die Forschungsanstalten (SR 414.161) ist die

WSL verantwortlich für die Fachgebiete der

Waldökologie.

§

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Wasserverfügbarkeit für Pflanzen 1997 − 2006Matrixpotential im Boden in hPa auf der LWF-Fläche Vordemwald (Mittelland, 480 m.ü. M.)

Die Langfristige Waldökosystem-Forschung

(LWF) auf Dauerbeobachtungs- und Experi-

mentierflächen liefert ein Verständnis zu den

Auswirkungen der Luftbelastung und der Kli-

maänderung. Das systematische Probeflächen-

Netz der Sanasilva-Inventur ist im Laufe der Zeit

ausgedünnt worden. In der Periode von 1985

bis 1992 wurden rund 8'000 Bäume auf 700

Flächen im 4x4 km-Netz aufgenommen, 1993,

1994 und 1997 rund 4'000 Bäume im 8x8 km-

Netz und in den Jahren 1995, 1996 und ab 1998

rund 1'100 Bäume im 16x16 km-Netz. Neben

diesen Probeflächen und den LWF-Flächen wer-

den bioklimatologische Untersuchungen in der

sub-alpinen Versuchsaufforstung am Stillberg

bei Davos durchgeführt. Seit 1975 werden da-

bei mikroklimatologische Parameter an vier

Standorten erhoben. An Lärchenstandorten im

Engadin und bei Davos werden seit den 1960er

Jahren Nadelmessungen zur Auswirkung des

Lärchenwicklers und des Klimawandels auf die

Entwicklung dieser Baumart durchgeführt.

Wasserverfügbarkeit der Pflanzen

auf der LWF-Fläche Vordemwald,

1997-2006. Je tiefer die Werte, umso

schwieriger wird es für die Bäume,

Wasser aus dem Boden zu ziehen.

Auf den LWF-Flächen wird das Ma-

trixpotential gemessen, um die Aus-

wirkung von Trockenheit auf die

Bäume zu untersuchen. Je trockener

es im Hitzejahr 2003 war, umso stär-

ker nahm das Baumwachstum ge-

genüber dem feuchten Jahr 2002 ab

(Graf Pannatier et al., 2007). Die lang-

fristige Beobachtung des Matrixpo-

tentials erlaubt es, die Auswirkung

der Klimaänderung auf die Boden-

wasserverfügbarkeit für die Pflan-

zen zu zeigen.


Internationale EinbettungDie Ziele des LWF stehen in Übereinstimmung

mit denjenigen des International Co-operative

Programme on Assessment and Monitoring

of Air Pollution Effects on Forests ICP-Forests.

ICP-Forests wurde basierend auf der UN/ECE-

Convention on Long-range Transboundary Air

Pollution CLRTAP im Jahre 1985 gebildet. Die

verschiedenen Messungen werden jährlich an

das Joint Research Centre ( JRC) in Ispra ( I )

und an das Programme Co-ordinating Centre

von ICP-Forests in Hamburg geliefert. Ande-

re Daten werden für die Berichterstattung zu

Handen der Ministerial Conference on the Pro-

tection of Forests in Europe MCPFE - Critera

and Indicator verwendet. Die LWF ist in das

International Long-Term Ecological Research

Network ILTER eingebunden.

RessourcenbedarfDie Weiterführung der LWF- und Sanasilva-

Erhebungen ist mittelfristig gesichert. Der Still-

berg kann je nach finanziellen Mitteln extensiv

oder intensiv untersucht werden. Die Lärchener-

hebungen sind langfristig gewährleistet.

http://www.lwf.ch

Bestandes sowie von einzelnen Bäumen und

Zweigen. Für die gleiche Periode sind auch kon-

tinuierliche Messungen von Stammradien und

Wasserflussraten im Stamm vorhanden.

Im Rahmen von Projekten zur Waldbrandöko-

logie werden weitere spezifische Waldflächen

untersucht (‡ 3.11 Waldbrände).

Die 18 Flächen der Langfristigen Waldökosy-

stem-Forschung LWF (rot), die Versuchsauffor-

stung am Stillberg (grün) und die Lärchenstand-

orte im Engadin (blau).

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Sommerbrände

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Waldbrände3.11Waldbrände können sowohl durch menschliches Handeln wie auch durch natürliche Faktoren entfacht werden. Ausbleibende Niederschläge und Feuchtedefizite können sich über Jahre hin-weg auswirken. Ein Brand beeinträchtigt zudem die Schutzfunk-tion des Waldes. Aufgrund der Klimaänderung kann sich auch die Brandgefahr regional ändern.

Stockfeuer. Für die Südschweiz (Kanton Tes-

sin, Simplon-Süd und Bündner Südtäler) hat

die WSL bereits 1993 im Rahmen des nati-

onalen Forschungsprogramms NFP 31 eine

Waldbranddatenbank erstellt. Bis 2006 wurden

in dieser Datenbank Informationen von mehr

als 6'600 Waldbrandereignissen gespeichert,

die teilweise bis ins 19. Jahrhundert zurück-

reichen. Ab 1980 hat auch der Kanton Grau-

bünden die Waldbrände systematisch auf-

genommen (bis 2004 ca. 350 Einträge). Im

Kanton Wallis und Uri wurden durch Archiv-

recherchen die relevantesten Waldbrände seit

Beginn des 20. Jahrhunderts zusammenge-

stellt. Die Datenerhebungen werden durch

den Forstdienst bzw. die Feuerwehr durchge-

führt. Die Datenbank wird von der WSL zen-

tral verwaltet, um die Daten insbesondere für

Forschungszwecke zu nutzen.

Weltweite Waldbrand-Karten werden aus

Eine Statistik der Waldbrände ist ein unver-

zichtbares Instrument für den Forstdienst und

die Feuerwehr zur Planung von technischen

Bekämpfungsanlagen und Verhütungsmass-

nahmen. Mit Waldbranddaten, die Jahre oder

gar Jahrzehnte zurückreichen, lassen sich ver-

schiedene Analysen durchführen: (a) zur Be-

stimmung von besonders waldbrandanfälligen

Gebieten oder Waldtypen, (b) zur Analyse der

Waldbrandgefahr basierend auf der Meteo-

rologie (Gefahrenindex) als Entscheidungs-

grundlage für das Erlassen des Feuerverbots,

(c) zur Optimierung von Präventionsmassnah-

men, und (d) zur historischen Erfolgsanalyse

der verschiedenen Veränderungen in der Wald-

brandbekämpfung. Im Allgemeinen kann das

Verhalten von Waldbränden in vier Typen un-

terschieden werden, die gleichzeitig vorkom-

men können und voneinander abhängig sind:

Lauffeuer, Kronenfeuer, Flugfeuer, Erd- und

Messungen Schweiz

Gesetzliche GrundlagenDer Bund sorgt gemäss Bundesverfassung

(SR 101, Art. 77) dafür, dass der Wald seine

Schutz-, Nutz- und Wohlfahrtsfunktionen er-

füllen kann. Das Waldgesetz (WaG, SR 921.0)

hält fest, dass der Wald dazu beitragen muss,

den Menschen und Sachwerte zu schützen.

Gemäss Waldverordnung (WaV, SR 921.01)

müssen die Kantone Massnahmen gegen die

Ursachen von Schäden, welche die Erhaltung

des Waldes gefährden können, ergreifen und

u.a. dauerhafte technische Anlagen zur Ver-

hütung von Feuer erstellen. Der kantonale

Forstdienst überwacht die Gefahrensituati-

on und verbietet bei Waldbrandgefahr das

Entfachen von Feuer im Wald und in Waldes-

nähe. Das Bundesamt für Meteorologie und

Klimatologie MeteoSchweiz warnt vor Wald-

brandgefahren (MetG, SR 429.1).

§

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Waldbrände Südschweiz 1900 − 2003Anzahl Brände, aufgeteilt nach Sommer- und Winterbränden

Die langjährigen Waldbrandstatistiken in der

zentralen WSL-Datenbank sind von Interesse,

um die Entwicklung der Waldbrände über eine

längere Zeit für spezifische Regionen zu analy-

sieren. Es wird eine schweizweite Erfassung der

Daten angestrebt. Ein Beispiel solcher Analy-

sen, wenn auch beschränkt auf 20 Jahre, ist die

Verteilung der Blitzschlagbrände in den Alpen.

Ein räumliches Verteilungsmuster der Brände

gibt zudem Aufschluss über die Brandperime-

ter und die genauen Feuerregime des betrof-

fenen Gebietes. Umgekehrt lässt sich auch die

Verteilung eines bestimmten Waldbrandtyps

analysieren, wie z.B. die Entstehungspunkte

der Blitzschlagbrände im Hitzesommer 2003.

Um die Waldbrandökologie in inneralpinen Tä-

lern zu studieren, wird im Rahmen eines WSL

Projekts die Waldbrandfläche von Leuk unter-

sucht. Dabei wird seit 2004 die lokale Witte-

rung analog zu den LWF-Messungen (‡ 3.10

Waldökosystem) registriert sowie Vegetation

und Artenvielfalt untersucht.


Die Verteilung der Anzahl Brände

pro Jahr für den Zeitraum 1900-2003

stammen von der Datenbank über

Waldbrände auf der Alpensüdseite.

Im 20. Jahrhundert nahm die jähr-

liche Anzahl Brände auf der Alpen-

südseite ab den 1960er Jahren von

durchschnittlich 30 auf 80 zu. Seit

den 1990er Jahren sinkt die An-

zahl Waldbrände wieder. Das aus-

serordentliche Jahr 1973 hat zu

einer Reorganisation der Feuerwehr

im Tession geführt. Dank dieser Re-

organisation hat ab 1980 die jähr-

lich gebrannte Fläche eindeutig ab-

genommen (Conedera et al., 1996).

Das Global Fire Monitoring center (GFMc) pro-

gnostiziert, überwacht und archiviert weltwei-

te Informationen zu Waldbränden. Das GFMc

ist am Max Planck Institut für chemie in Frei-

burg i. B. angesiedelt und wird vom Auswärti-

gen Amt, dem Deutschen Bundesministerium

für Bildung und Forschung, der United Nations

International Decade for Natural Disaster Re-

duction (IDNDR) und der United Nations Inter-

national Strategy for Disaster Reduction (ISDR)

getragen. In die dabei publizierten Internatio-

nal Forest Fire News finden Berichte der WSL

regelmässig Eingang. Zudem ist die WSL neues

Mitglied der Forest Fire Expert Group der Euro-

päischen Kommission.

Auf europäischer Ebene veröffentlicht die Eu-

ropäische Kommission die vom Waldbrand-

Informationssystem EFFIS verwalteten Daten

zu Waldbränden.

tenbank werden im Rahmen von zu finanzie-

renden Projekten durchgeführt.

Die routinemässige Weiterführung der Wald-

brandstatistik ist durch die WSL gesichert. Ak-

tualisierungen oder Erweiterungen der Da-

http://www.waldwissen.net/dossier/wsl_dossier_waldbrand_DE

Satellitendaten hergeleitet und in den Welt-

feueratlas integriert. Dieses Produkt basiert auf

Daten der Sensoren ATSR und AATSR auf den

ESA-Plattformen ERS-2 und Envisat. Das von

Daten des Sensors MODIS abgeleitete «Stan-

dard Forest Fire Product» ist ein Beitrag zum

GTOS Programm Global Observation of Forest

and Land cover Dynamics GOFc/GOLD.

Die Startpunkte der im Sommer 2003 durch Blitz-

schlag verursachten Waldbrände: hohe Gewiss-

heit (rot) und geringe Gewissheit (blau) über

den Startzeitpunkt.


Ressourcenbedarf

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Phänologie3.12Wachstums- und Entwicklungserscheinungen von Pflanzen wer-den stark von klimatischen Verhältnissen beeinflusst. Somit spielt die Klimaerwärmung der letzten Jahrzehnte eine grosse Rolle bei Trends in den phänologischen Zeitreihen. Die Erkenntnisse aus phänologischen Beobachtungen finden Anwendung im Gesund-heitswesen (Pollenprognosen) und in der Landwirtschaft.

Das erste phänologische Beobachtungsnetz

in der Schweiz wurde 1760 von der ökonomi-

schen Gesellschaft Bern ins Leben gerufen.

Etwa 100 Jahre später, von 1869 bis 1882,

führte die Forstdirektion des Kantons Bern ein

phänologisches Beobachtungsprogramm im

Wald durch.

Ein nationales phänologisches Beobachtungs-

netz wurde 1951 durch die MeteoSchweiz

gegründet und umfasst heute rund 160 Beo-

bachtungsstationen. Diese sind über verschie-

dene Regionen und Höhenlagen der Schweiz

verteilt. Die tiefstgelegene Station befindet

sich im Tessin (Vira) auf 210 m ü. M. und die

höchstgelegene im Engadin auf 1’800m ü. M.

(St. Moritz).

Die Beobachterinnen und Beobachter notieren

die jährlichen Eintrittstermine der Blattentfal-

tung (Nadelaustrieb), Blüte, Fruchtreife, Blatt-

verfärbung und des Blattfalls ausgewählter

wildwachsender Pflanzen und Kulturpflan-

zen. Beobachtet werden 26 Pflanzenarten

und 69 phänologische Phasen. 2001 hat die

MeteoSchweiz auch die vom BAFU initiierte

Waldphänologie übernommen.

Als bedeutungsvollste Indikatoren für klimati-

sche Veränderungen werden Bäume, Sträu-

cher und Kräuter hinzugezogen: Buche, Hasel,

Lärche, Fichte, Sommerlinde, Buschwindrös-

chen, Löwenzahn und Margerite. Die Beo-

bachtungen werden Ende des Jahres an die

MeteoSchweiz weitergeleitet und dienen Un-

tersuchungen über die langfristigen Einflüs-

se des Klimas auf die Vegetationsentwick-

lung. Um über den aktuellen Zustand der

Vegetation Aussagen machen zu können,

werden für bestimmte Phänophasen Sofort-

meldungen geliefert. Diese dienen als Grund-

lage für Meldungen zum aktuellen Stand der

Vegetation.


logie und Klimatologie (MetG, SR 429.1)

ist der Bund verpflichtet, auf dem Gebiet

der Schweiz dauernd und flächendeckend

meteorologische und klimatologische Daten

zu erfassen. Dazu sorgt er für die Umset-

zung von Massnahmen als Beitrag zur lang-

fristigen Sicherung einer gesunden Umwelt.

Das zuständige Bundesamt für Meteorolo-

gie und Klimatologie Meteo Schweiz (MetV,

SR 429.11) betreibt detaillierte Phänologie-

Beobachtungen und sorgt für deren Bereit-

stellung. Ergänzend sind das Bundesamt für

Umwelt (BAFU), das Bundesamt für Land-

wirtschaft (BLW) und das Bundesamt für

Gesundheit (BAG) in phänologische Fragen

im Bereich der Biodiversität, des Agrarwesens

und der Gesundheit involviert.

66

§Messungen Schweiz

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Blattausbruch der Rosskastanie Genf 1808 − 2007eintrittstermine und gleitendes Mittel

seit 1808 wird der Zeitpunkt des Blattaus-

bruchs der rosskastanie in genf registriert.

Dies ist die längste phänologische Messreihe

der schweiz. Von ebenso grosser Bedeutung

ist die zweite historische Zeitreihe, die eintritts-

daten der Blüte der Kirschblume bei der länd-

lichen station Liestal, die seit 1894 existiert.

Die Beobachtungen der stationen des nationa-

len phänologischen Messnetzes sind deutlich

jünger und gehen auf den Beginn der 1950er

Jahre zurück. Die auswahl der wichtigsten

Beobachtungsstandorte der schweiz berück-

sichtigt die unterschiedlichsten regionen und

höhenstufen, wie auch die Beobachtungs-

qualität möglichst langer Phänophasen von

Bäumen, sträuchern und Kräutern. Zu den

zwölf bedeutungsvollsten standorten gehö-

ren Liestal, Davos, enges, Murg, Prato-sornico,

rafz, sarnen, st.Moritz, trient, Valsainte,

Versoix und Wildhaus.


Die Variationsbreite des Blattaus-

bruchs der Rosskastanie von Genf

ist sehr gross. So wurde er 1816 am

23. April, 2003 dagegen bereits am

29. Dezember 2002 beobachtet. Ab

etwa 1900 ist ein deutlicher Trend

zu früheren Eintrittsterminen ersicht-

lich. Eine Rolle spielen dabei die

globale Klimaänderung, aber auch

bauliche Veränderungen in der Um-

gebung (Defila und Clot, 2001). We-

gen der starken Temperaturabhän-

gigkeit sind phänologische Zeitrei-

hen gute Indikatoren für die Aus-

wirkungen des Klimawandels auf

die Vegetationsentwicklung.

schaffung eines europaweiten referenzda-

tensatzes. Die initiative gLoria (global ob-

servation research initiative in alpine environ-

ments) strebt ein weltumspannendes netz von

Langzeitbeobachtungsstationen zu Pflanzen-

beobachtungen in alpinen räumen an. Die

schweiz beteiligt sich mit zwei Probeflächen,

eine im nationalpark und eine im Wallis.

Die schweiz ist in das europäische Phäno-

logienetz (ePn) und mit dem standort Bir-

mensdorf-WsL in das europaweit bestehende

Beobachtungsprogramm der internationalen

Phänologischen gärten (iPg) eingebunden.

Zudem erfolgt im rahmen von cost-725 eine

europäische Zusammenarbeit zur harmoni-

sierung der Beobachtungsrichtlinien und zur


Wichtigste Beobachtungsstandorte der Phänolo-

gie in der Schweiz, unter Einbezug unterschied-

licher Regionen, Höhenstufen und möglichst lan-

ger Phänophasen von Bäumen und Sträuchern.

Die Beobachtung der Pollenverbreitung – eine

weitere phänologische Phase – ist von grosser

relevanz für Fragen der gesundheit. sie wird

durch das nationale Pollenmessnetz naPoL

abgedeckt (‡ 2.13 Pollen).

Die standorte genf und Liestal sind nicht teil

des phänologischen Messnetzes, sondern

werden auf freiwilliger Basis geführt und gel-

ten deshalb als ungesicherte Beobachtungen.

im gegensatz dazu ist die Fortführung der

zwölf bedeutungsvollsten phänologischen

stationen von Meteoschweiz im rahmen des

gesetzlichen auftrags gesichert.

http://www.meteoschweiz.ch/web/de/klima/klimaentwicklung/phaenologie.html

Ressourcenbedarf

67

GEBA4.1Das Global Energy Balance Archive (GEBA) archiviert systematisch monatliche Energieflüsse von rund 1’600 Stationen weltweit. Die Energieflüsse an der Erdoberfläche bestimmen zu einem Grossteil den Wärmeaustausch und die Zirkulation der Atmosphäre. Ge-naue Kenntnisse über die Energiebilanz sind somit essentiell für das Verständnis des Klimas und seiner Änderungen.

68

Globale Messungen

Die GEBA-Datenbank beinhaltet rund 250’000

Datensätze der mittleren monatlichen Global-

strahlung von 1’600 Stationen weltweit.

Die erste Version der Global Energy Balance

Archive (GEBA) Datenbank wurde 1988 an der

ETH Zürich implementiert. Seit 1991 steht die

Datenbank der globalen Wissenschaftsgemein-

schaft zur Verfügung. 1994/95 wurde GEBA

neu konzipiert und mit einer Grosszahl von

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Globalstrahlung an 10 europäischen Stationen des GEBA-ArchivsJahresmittel in W/m2

Veränderung der mittleren jährli-

chen Globalstrahlung an 10 euro-

päischen Stationen aus dem GEBA-

Archiv, welche über mindestens

50-jährige Strahlungsmessungen

verfügen. Die Auswertung zeigt,

dass die Sonneneinstrahlung zwi-

schen 1960 und 1990 auf der Erd-

oberfläche um mehrere Prozent

abnahm («global dimming»), und

dieser Trend in den vergangenen

10-15 Jahren wieder rückläufig ist

(«global brightening»). Die Global-

strahlung zeigt für die beiden längs-

ten Datenreihen (Stockholm und

Wageningen) eine Zunahme von

etwa 20 W/m2 zwischen 1922 und

1952 (Ohmura, 2006).

69

http://bsrn.ethz.ch/gebastatus

RessourcenbedarfDie Weiterführung von GEBA an der ETH

Zürich ist ab 2008 nicht mehr gesichert. Um

GEBA aufrecht zu erhalten, regelmässig zu

aktualisieren und einer breiten Wissenschafts-

gemeinschaft einfach zugänglich zu machen,

sind entsprechende finanzielle ressourcen im

rahmen von GCoS Schweiz nötig.

Messungen nachgeführt. Die Datenbank wird

regelmässig aktualisiert, wobei der aufwändi-

gen mehrstufigen Qualitätsüberwachung ein

hoher Stellenwert eingeräumt wird. Gegen-

wärtig sind 250’000 Datensätze der mittleren

monatlichen Strahlungsflüsse von 1’600 Stand-

orten weltweit archiviert. GEBA integriert ver-

schiedene Komponenten der Strahlungsbilanz

und total 19 unterschiedliche Parameter. Dazu

gehören u.a. die Globalstrahlung, kurz- und

langwellige Strahlungsflüsse sowie turbulente

Wärmeflüsse.

Es ist zu beachten, dass die Messgrössen mit

unterschiedlichen Instrumenten erfasst worden

sind bzw. werden. An den meisten Standorten

sind im laufe der Zeit zudem Instrumente aus-

gewechselt worden. Die Konsistenz der Daten

und die Kenntnisse dieser Änderungen sind in

GEBA als Stationsgeschichte, als wichtiger Be-

standteil der Datenanalyse, mitintegriert.

Die im Global Energy Balance Archive (GEBA)

gespeicherten Daten übernehmen wichtige

Funktionen in der Beantwortung von Klima-

fragen: (a) zur Validierung von Strahlungspro-

dukten, abgeleitet aus Satellitendaten, (b) zur

Validierung der Simulation von Energieflüssen

durch Globale Zirkulationsmodelle, (c) zur Un-

tersuchung der Absorption der Sonnenstrah-

lung durch Wolken und (d) zur Beurteilung der

Wirkung von Aerosolen ausgelöst durch Wald-

brände in den Tropen. Die längsten Datenreihen

zur Beobachtung von Strahlungsflüssen stam-

men aus Europa: Stockholm, Wageningen,

Davos, Potsdam und locarno-Monti. An die-

sen 5 Stationen wurden die Strahlungsmes-

sungen vor 1940 gestartet. Bis heute wurden

bereits Beobachtungen von weltweit 380 Sta-

tionen mit über 40-jährigen Messreihen analy-

siert. Die GEBA Strahlungsbilanzkomponenten

sind wichtige Grundlagedaten zum Verständ-

nis anderer Prozesse im Klimasystem (u.a. der

Kryosphäre).

Bedeutung für GCOS

der UnESCo und dem International Council

of Science (ICSU). Die Datenbank ist am Insti-

tut für Atmosphäre und Klima ( IAC) der ETH

Zürich angesiedelt.

Das Global Energy Balance Archive (GEBA) exis-

tiert seit november 1986 als Projekt des World

Climate Programme (WCP) unter dem Dach

der Weltorganisation für Meteorologie WMo,

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BSRN4.2Das Baseline Surface Radiation Network (BSRN) gilt als das globale Referenzmessnetz zur Beobachtung des Strahlungsfeldes der Erdoberfläche. Nur mit qualitativ hochwertigen, konsistenten und langjährigen Beobachtungen können Aussagen über weltweite Änderungen der Strahlungsflüsse gemacht werden. Daher kommt deren systematischen Archivierung eine grosse Bedeutung zu.

70

Globale Messungen

Messstationen des Baseline Surface Radiation

Network (BSRN). Rot: operationelle BSRN-Sta-

tionen; blau: potentielle BSRN-Stationen.

An 38 Baseline Surface Radiation Network

(BSRN) Stationen, über alle Klimazonen der

Erde zwischen 80°N und 90°S verteilt, wer-

den sämtliche Komponenten des kurz- und

langwelligen Strahlungsfeldes der Erdoberflä-

che gemessen. Dabei kommen Messgeräte und

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Veränderung der Sonneneinstrah-

lung an ausgewählten BSRN-Statio-

nen für die Periode 1992-2002. Die

Auswertung zeigt, dass die Trend-

wende der Sonneneinstrahlung auf

der Erdoberfläche seit Mitte der

1980er Jahre («global brightening»)

in den seit Beginn der 1990er Jah-

ren weltweit durchgeführten BSRN

Messungen nachgewiesen werden

kann. Untersuchungen von 19 BSRN-

Stationen zeigen eine Zunahme von

0.47 W/m2 pro Jahr für die Periode

1992-2004. Neben der veränderten

Bewölkung könnte insbesondere

die vielerorts verbesserte Luftqua-

lität eine Rolle für diese Trendwen-

de spielen (Wild et al., 2005).

Sonneneinstrahlung an vier BSRN-Stationen 1992 − 2002Jahresmittelwert in W/m2

RessourcenbedarfDie Weiterführung des BSRN Archivs am In-

stitut für Atmosphäre und Klima (IAC) der

EtH zürich ist ab 2008 nicht mehr gesichert.

Die finanziellen Ressourcen für die Kontinui-

tät dieses GCoS Referenzarchivs sollen soweit

möglich im Rahmen von GCoS Schweiz bereit-

gestellt werden.

-methoden bestmöglicher Genauigkeit zum

Einsatz, um die Messwerte in einer zeitlichen

Auflösung von einer Minute festzuhalten.

Die weltweiten BSRN-Messungen werden beim

World Radiation Monitoring Center (WRMC)

am Institut für Atmosphäre und Klima (IAC)

der EtH zürich abgelegt. Vor der Integration

in das Archiv durchlaufen die Daten verschie-

dene Qualitätskontrollen. Neben den Strah-

lungswerten werden je nach Station weitere

atmosphärische und terrestrische Messgrössen

als zusatzinformationen archiviert. Gegenwär-

tig stehen den Benutzern Daten von 38 Statio-

nen und mehr als 3’400 monatliche Datensätze

zur Verfügung (Stand Ende 2006).

Im Weiteren gibt es einige potentielle Stand-

orte, die zur zeit nicht ins BSRN integriert sind,

aber in zukunft einbezogen werden könnten.

Die Kombination von weltweit operationell

durchgeführten Messungen mit kontinuier-

licher Qualitätskontrolle und Archivierung

garantiert ein einzigartiges Potential zur Be-

antwortung von Klimafragen. So stellen die-

se globalen Datensätze Kalibrations- und Vali-

dierungsmöglichkeiten für Satellitenprodukte

(wie z.B. der Strahlungsflüsse am Erdboden,

‡ 2.5 Strahlung) und für Simulationen durch

globale Klimamodelle dar. Daneben können

die lokalen Messungen zur Herleitung einer

regionalen Strahlungsklimatologie beigezo-

gen werden. BSRN ermöglicht die kontinu-

ierliche Aufzeichnung der Veränderungen im

Strahlungshaushalt, die durch natürliche und

menschliche Faktoren hervorgerufen werden.

Als Referenzmessnetz zuhanden von GCoS

sind Anstrengungen im Gange, die GCoS Be-

obachtungsprinzipien verstärkt anzuwenden

(z.B. Initiieren von neuen BSRN-Stationen in

unterrepräsentierten Regionen der Welt).

Bedeutung für GCOS

dem globalen Energie- und Wasserkreislauf

befasst. Das GEWEX-Programm wird von einem

Steuerungsausschuss geleitet, welcher die For-

schungsschwerpunkte vorgibt und damit die

BSRN Entwicklung massgeblich beeinflusst. Das

Institut für Atmosphäre und Klima (IAC) der

EtH zürich ist zuständig für die Archivierung

der weltweiten BSRN Messungen.

Das Baseline Surface Radiation Network

(BSRN) ist ein Projekt des World Climate Re-

search Programme (WCRP) zur Erfassung der

globalen Veränderung des Strahlungsfeldes der

Erde. Das WCRP wird von der WMo, UNESCo

und ICSU unterstützt. Das BSRN gehört

dem WCRP-Unterprogramm GEWEX (Global

Energy and Water Experiment) an, das sich mit

Zuständigkeit

Ny Alesund, Spitsbergen Barrow, Alaska, USA

Boulder, USA Payerne, Schweiz

260

255

250

245

240

235

260

255

250

245

240

2351992 1994 19971996 2000 2002

W/m

2

1992 1994 19971996 2000 2002

W/m

2

260

255

250

245

240

2351992 1994 19971996 2000 2002

W/m

2

260

255

250

245

240

2351992 1994 19971996 2000 2002

W/m

2

WGMS4.3

72

Globale Messungen

Das globale Monitoring von Gletschern durch den World Glacier Monitoring Service (WGMS) ist von entscheidender Bedeutung für die Überwachung des Klimasystems. Gletscher gehören zu den wichtigsten Klimaproxies und spielen auch eine zentrale Rolle für den regionalen Wasserhaushalt und die Änderung des globalen Meeresspiegels mit Bezug auf die Folgen des Klimawandels.

Weltweite Beobachtung von Gletschern durch

den World Glacier Monitoring Service (WGMS).

Rot: Gletscher mit Messungen der Massenbi-

lanz; grün: Gletscher mit Längenänderungs-

messungen; blau: Gletscher mit verfügbaren

Inventardaten. Daten vom WGMS.

Der WGMS verwaltet einen aussergewöhn-

lich umfassenden Datensatz über Gletscher,

ihre Charakteristiken und zeitlichen Verände-

rungen. Diese regelmässig aktualisierten Daten

werden Wissenschaftlern und der Öffentlich-

keit zur Verfügung gestellt. Momentan enthält

Inte

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die Datenbank über 34’ 000 längenänderungs-

messungen von 1’725 Gletschern und 3’000

Massenbilanz-Messungen von 200 Gletschern

weltweit, welche bis Mitte des 19. bzw. Mitte

des 20. Jahrhunderts zurückreichen. Drei Pro-

dukte werden vom WGMS angeboten. erstens

die Publikationsreihe «Fluctuations of Glaciers

(FoG)», welche im 5-Jahres-Rhythmus standar-

disierte Daten der weltweit gemessenen Glet-

scheränderungen zusammenfasst. zweitens

die Publikation «Glacier Mass Balance Bulle-

tin (GMBB)», welche alle zwei Jahre die Mas-

senbilanz von Referenzgletschern weltweit prä-

sentiert. Drittens das «World Glacier Inventory

(WGI)», in welchem Informationen von über

72’000 Gletschern weltweit gespeichert sind.

Die Parameter umfassen die geographische

lage, Fläche, länge, orientierung, Höhe und

eine Klassifikation des morphologischen typs

und der Moränen.

Die weltweite Sammlung von Gletscherände-

rungs-Daten wurde bereits 1894 mit der Grün-

dung der International Glacier Commission am

6. International Geological Congress in zürich

initiiert. Seit 1986 führt der WGMS, mit Sitz in

zürich, die internationale Sammlung und Publi-

kation von Gletscherdaten weiter und ist ver-

antwortlich für das Global terrestrial network

for Glaciers (Gtn-G) innerhalb von GCoS/

GtoS. Die Datenbank des WGMS enthält

momentan auch 120 längenänderungs- und 8

Massenbilanzmessreihen von Schweizer Glet-

schern.

Für die nachführung des weltweiten Gletscher-

inventars werden vermehrt auch Satelliten-

daten einbezogen. Die Methoden wurden im

Projekt Global land Ice Measurements from

Space (GlIMS) entwickelt und werden nun

auch in neuen Projekten wie dem eSa Data

User element DUe Projekt GlobGlacier oder

dem International Polar Year IPY 2007/2008

eingesetzt.

Bedeutung für GCOS

Kumulierte mittlere Massenbilanz

der 30 Referenzgletscher in 9 Ge-

birgsregionen mit kontinuierlichen

Massenbilanzmessungen seit 1980

(2005: 27 Gletscher in 9 Regionen).

Die Gletscher liegen in Nordame-

rika (4), Südamerika (1), Europa

(19) und Zentralasien (6). Dieser in-

ternational anerkannte Index (vgl.

Haeberli, 2004; 2005) beinhaltet

auch die Daten der Schweizer Glet-

scher Silvretta und Gries. Der mitt-

lere jährliche Dickenschwund von

0.6 m w.e. über die Periode 2000 bis

2005 bringt den kumulativen Eis-

verlust seit 1980 auf rund 9.6 m w.e.

und bestätigt den fortschreitenden

Klimaantrieb (Zemp et al., 2007).

Daten vom WGMS.

Universität zürich, weitergeführt. Der WGMS

pflegt ein Kontaktnetz von lokalen Forschern

und nationalen Korrespondenten in allen län-

dern, welche in der Gletscherforschung aktiv

sind.

Der WGMS leistet einen wichtigen Beitrag zum

Global terrestrial observing System (GtoS)

innerhalb der globalen Klimabeobachtungs-

programme der grossen internationalen orga-

nisationen (UneP, WMo, UneSCo und ICSU).

Der World Glacier Monitoring Service (WGMS)

ist eine organisation der International asso-

ciation of Cryospheric Sciences der Internatio-

nal Union of Geodesy and Geophysics (IaCS/

IUGG) und der Federation of astronomical and

Geophysical Data analysis Services des Inter-

national Council for Science (FaGS/ICSU). Die

international koordinierte Gletscherbeobach-

tung wurde bereits 1894 initiiert und wird seit

1986 durch den WGMS, heute mit Sitz an der

RessourcenbedarfDie Basisfinanzierung des WGMS ist bis März

2009 durch den Schweizer nationalfonds und

die Universität zürich gesichert. anschliessend

ist zur Weiterführung der bereits über 110 Jah-

re bestehenden Schweizer leitung des WGMS

an der Universität zürich eine langfristige Fi-

nanzierung über das Swiss GCoS office nötig.

Der finanzielle Beitrag ist durch die grosse Be-

deutung der Gletscher für die nationale und in-

ternationale Klimabeobachtung begründet.

http://www.wgms.ch

73

Zuständigkeit

Massenbilanz von weltweit 30 Gletschern 1980 − 2005Kumulierte mittlere Massenbilanzwerte in mm Wasseräquivalent

-10'000

-8'000

-6'000

-4'000

-2'000

0

Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen

Zeit (Jahre)

1980 1985 1990 1995 2000 2005-10000

-8000

-6000

-4000

-2000

0

Kum

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mitt

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[m

mw

. e.]


Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 30 (27 in 2005) Gletschern

Mittelwert von 9 Gebirgsregionen-10'000

-8'000

-6'000

-4'000

-2'000

0


Zeit (Jahre)

1980 1985 1990 1995 2000 2005-10000

-8000

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-4000

-2000

0

Kum

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. e.]



Mittelwert von 9 Gebirgsregionen

-10'000

-8'000

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Zeit (Jahre)

1980 1985 1990 1995 2000 2005-10000

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Mittelwert von 9 Gebirgsregionen-10'000

-8'000

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-2'000

0


Zeit (Jahre)

1980 1985 1990 1995 2000 2005-10000

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-2000

0

Kum

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lere

Mas

senb

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[m

mw

. e.]



Mittelwert von 9 Gebirgsregionen

Weitere Zentren4.4Die Messungen müssen weltweit standardisiert durchgeführt wer-den und höchste Qualitätsanforderungen erfüllen, um den Zu-stand und die Variabilität des Klimasystems bestimmen zu können. Die internationalen Kalibrationszentren tragen mit ihren Referenz-geräten und regelmässigen Instrument-Kalibrierungen wesent-lich zur Qualität in den globalen Beobachtungsprogrammen bei.

74

tric Reference WRR benutzt wird, zu garantie-

ren, (b) die Kalibrierung der meteorologischen

Strahlungsinstrumente zu unterstützen, (c) die

Forschung und Entwicklung in der Radiometrie

und bei den Methoden zur Messung der atmo-

sphärischen Strahlungsparameter zu fördern,

und (d) Ausbildungen von Strahlungsspezia-

listen anzubieten.

Sektion Infrarot Radiometrie (WRC-IRS)

Das Infrared Radiometer Center wurde 2004

am PMOD auf Empfehlung der CIMO einge-

richtet und ist seit 2006 eine Sektion des WRC.

Durch die Sektion WRC-IRS wird eine interimi-

stische WMO Pyrgeometer Infrared Reference

aufgebaut, basierend auf den Abläufen und

der Instrumentierung der World Infrared Stan-

dard Group of Pyrgeometers WISG. Die Sektion

unterhält die globale Infrarotstrahlungs-Refe-

renz und definiert somit die Skala der lang-

Das Physikalisch-Meteorologische Observato-

rium Davos (PMOD) wurde 1907 in Davos ge-

gründet, um auf dem Gebiet der Strahlungs-

messungen des Sonnenlichts zu forschen und

die Zusammenhänge von Klima und Witterung

auf Mensch, Tier und Pflanzen zu untersuchen.

1971 wurde am PMOD das Weltstrahlungszen-

trum (WRC) auf Empfehlung der WMO einge-

richtet. Durch Beschluss der WMO Commission

for Instruments and Methods of Observation

(CIMO) im Jahr 2006 wurde das WRC in 2 Sek-

tionen unterteilt, dazu kommen noch 2 Zusatz-

bereiche.

Sektion Solare Radiometrie (WRC-SRS)

Die Hauptaufgaben der Sektion WRC-SRS um-

fassen (a) die weltweite Homogenität von me-

teorologischen Strahlungsmessungen durch

den Unterhalt der Welt-Standard-Gruppe

WSG, welche zum Aufbau der World Radiome-

World Radiation Center (PMOD/WRC)welligen Infrarotstrahlung, an welche alle Mes-

sungen weltweit angeglichen werden sollten.

Die Aufgabe der WRC-IRS ist die Verbreitung

dieser Skala an die weltweiten Messstellen; ei-

nerseits durch Instrumentkalibrierungen am

PMOD/WRC, andererseits durch Bildung von

regionalen Kalibrierzentren, deren Standards

auf den Referenzstandard der WRC-IRS rück-

führbar sind.

Zusatzbereich: World Optical depth Research

and Calibration Center (WORCC)

Das Kalibrationszentrum für atmosphärische

Trübung (WORCC) wurde 1996 am PMOD/

WRC eingerichtet. Zu den Aufgaben gehören

(a) die Entwicklung einer genauen radiome-

trischen Referenz für Spectral Solar Radiome-

try, welche zur Bestimmung der atmosphä-

rischen Trübung verwendet werden kann, (b)

die Entwicklung von Verfahren, welche eine

http://www.pmodwrc.ch

InTE

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ZEn

TREn

75

Das Weltkalibrationszentrum für die Messgrös-

sen «Bodennahes Ozon», «Kohlenmonoxid»

und «Methan» (WCC-Empa) wurde 1996 auf

Anfrage der WMO an der Empa gestartet. Das

Ziel des Weltkalibrationszentrums ist es, die-

se Messungen an verschiedenen GAW-Stati-

onen auf eine gemeinsame Referenz zurückzu-

führen. Dies wird erreicht durch (a) eine enge

Zusammenarbeit und regelmässige Vergleiche

mit den verantwortlichen zentralen Referenzla-

bors, und (b) regelmässige System- und Perfor-

mance-Audits an den globalen GAW-Stationen.

Im Weiteren unterstützt das Weltkalibrations-

zentrum die Stationen bei technischen Proble-

men und fördert die Weiterbildung der Sta-

tionsbetreiber. Das WCC-Empa hat bis heute

weltweit 44 Audits an 18 Stationen durchge-

führt. Daraus resultieren verbesserte Daten-

qualität, vertieftes technisches Know-How der

Stationsbetreuer und die langfristige Bewert-

barkeit der Datenreihen für GCOS.

World Calibration Centre WCC-Empa

Euro-Climhist ist eine am Historischen Institut

der Universität Bern entwickelte Datenbank,

in der frühinstrumentelle Messungen, Witte-

rungsberichte, Angaben zur Vereisung von

Gewässern, Schneebedeckung, Phänologie,

Daten zu naturkatastrophen und ihren Auswir-

kungen, sowie Berichte über die Witterungs-

perzeption zusammengestellt sind. Die Daten-

bank stellt eine wichtige Grundlage für die

Analyse der Klimageschichte der Schweiz und

Europas dar, wobei der Schwerpunkt auf dem

14. und 15. Jahrhundert liegt. Insgesamt ent-

hält die Datenbank derzeit über 1.2 Millionen

Datensätze, davon ca. 620‘000 in digitalisier-

ter Form. Im EU-Projekt Millennium sind zudem

rund 35‘000 Einzelbeobachtungen von Europa

vor 1500 aufbereitet worden. Euro-Climhist ist

über den Schweizerischen nationalfonds, den

nationalen Forschungsschwerpunkt Klima und

die Universität Bern bis 2009 gesichert.

Euro-Climhist

Das GAW Quality Assurance/Scientific Acti-

vity Centre (QA/SAC Switzerland) wurde im

Jahre 2000 an der Empa eingerichtet und ist

eines von vier solchen Zentren weltweit. Der

Fokus liegt auf den Parametern «Bodennahes

Ozon», «Kohlenmonoxid» und «Methan»; die

Erweiterung auf zusätzliche Messgrössen ist

grundsätzlich möglich. Zu den Hauptaufgaben

des QA/SAC Switzerland zählen (a) die Unter-

stützung und Kontrolle des Qualitätskontroll-

systems an den globalen GAW-Stationen mit

Hilfe von Audits, (b) die Zusammenarbeit mit

globalen GAW-Stationen bei Problemen der

Datenqualität oder der Datenübermittlung, (c)

die Förderung der wissenschaftlichen nutzung

der GAW-Daten, und (d) ein gezielter Know-

How-Aufbau in Entwicklungsländern durch

Schulungen, Workshops und wissenschaftliche

Patenschaften (sogenanntes «Twinning»).

Zu den wichtigsten laufenden Aktivitäten zählt

auch die Entwicklung und der Betrieb des GAW

Information System (GAWSIS). GAWSIS ist ein

interaktives Datenbanksystem, welches den Be-

nutzern Informationen über das GAW-Mess-

programm in integrierter Form zur Verfügung

stellt. Dazu gehören unter anderem die Sta-

tionscharakteristiken, Metadaten der verfüg-

baren Messdaten und Kontaktinformationen.

Quality Assurance/Scientific Activity Centre Switzerland

weltweite Homogenität der Messungen der

atmosphärischen Trübung sicherstellen, (c)

das Entwickeln und Testen von neuen Instru-

menten und Methoden zur Bestimmung der at-

mosphärischen Trübung, (d) das Durchführen

von Messkampagnen mit Präzisionsfilterradio-

metern an globalen GAW-Stationen, um die

Methoden zur Messung der atmosphärischen

Trübung zu überprüfen, (e) die Entwicklung

von entsprechenden Qualitätskontrollen der

Daten, in Zusammenarbeit mit den GAW Qua-

lity Assurance/Science Activity (QA/SAC) Zen-

tren, und (f) Schulungen zum Betrieb von Prä-

zisionsfilterradiometern.

Zusatzbereich: European Ultraviolet Radiome-

ter Calibration Center (EUVC)

Das European Ultraviolet Radiometer Kalibrati-

onszentrum (EUVC) ist seit Juli 2005 am PMOD/

WRC angesiedelt. Die Aufgabe wurde vom Eu-

WCC, QA/SAC: http://www.empa.ch/gaw

Euro-Climhist: http://www.euroclimhist.com

ropean Reference Center for Ultraviolet radia-

tion measurements (ECUV) am Joint Research

Centre (JRC) der European Commission in Ispra,

Italien, übernommen. Vom JRC wurde bei die-

sem Wechsel der Verantwortlichkeit u.a. auch

der transportable Referenz-Spektroradiome-

ter QASUME transferiert. Dieses Referenzgerät

QASUME wurde anschliessend in der ersten GAW

Regional Brewer Calibration Center Europe Ver-

gleichskampagne im September 2005 als UV-

Referenz benutzt. Die leitung der Arbeitsgruppe

'Qualitätskontrolle' des Projektes COST-726

(long term changes and climatology of UV radia-

tion over Europe) wird durch das EUVC wahrge-

nommen. Das Ziel der Arbeitsgruppe ist die Ho-

mogenisierung von UV-Messungen in Europa

mittels Definition von gemeinsamen Abläufen

betreffend Qualitätskontrolle und -monitoring

der teilnehmenden nationalen und regionalen

UV-Messnetze.

Messreihen im Ausland

76

5.0

Mes

srei

hen

iM

Au

slA

nd

um eine gute räumliche Verteilung der klima-

relevanten Messungen zu erreichen, werden

auch lange, kontinuierliche Messreihen in ent-

wicklungsländern benötigt. die Weiterführung

der Messreihen ist in diesen ländern durch die

oft limitierten technischen und finanziellen

ressourcen noch vermehrt gefährdet als lange

Messreihen in der schweiz.

im Folgenden sind einige ausländische reihen

beschrieben, welche dank beratender, tech-

nischer und/oder finanzieller unterstützung

durch schweizer institutionen betrieben wer-

den können. die Zusammenstellung zeigt eini-

ge exemplarische Beispiele, erhebt aber keinen

Anspruch auf Vollständigkeit. die unterstüt-

zung von nationalen und regionalen Beobach-

tungsprogrammen der essentiellen Klimavaria-

blen in entwicklungsländern sollte in Zukunft

noch vermehrt organisiert und soweit möglich

ausgebaut werden.

77

Einleitung

An der Aerologischen station des Kenyanischen

Meteorologischen departements (KMd) in

nairobi werden seit dem 1. Mai 1996 Ozon-

sondierungen unter Anleitung der WMO, des

unO development Programme (undP) und

des unO environment Programme (uneP)

durchgeführt. die Messungen sind Teil des

southern hemisphere Additional OZone-

sondes (shAdOZ) Messnetzes. shAdOZ wird

vom Goddard space Flight Center der nAsA

koordiniert und hat die Zielsetzung, konsistente

Ozonsondierungen in den Tropen aufzubauen

und bereitzustellen. die Ozonsondierungen

am KMd in nairobi werden seit Messbeginn

kontinuierlich einmal pro Woche nach vordefi-

nierten standards vorgenommen. die Ozon-

sondierung wird finanziell vom Bundesamt für

Meteorologie und Klimatologie Meteoschweiz

im rahmen des WMO Global Atmosphere

Watch (GAW) Programms unterstützt.

Wieso ist eine Verdichtung der Ozonmes-

sungen in den Tropen notwendig? erstens ist

die momentane räumliche Abdeckung der

Ozonprofile in den Tropen ungenügend, um

Ozon-Trends zu bestimmen. dabei sind die

tropischen Gebiete regionen mit vielen na-

türlichen und anthropogenen einflussfaktoren

auf den Ozongehalt der Atmosphäre. Ozon-

profile sind grundlegende Messungen zur Be-

stimmung der chemischen und dynamischen

Prozesse, welche die Ozonkonzentration be-

einflussen. im weiteren sind Ozonprofile in den

Tropen für die Validierung von satellitendaten

von grosser Bedeutung. Als Beispiel ist die Vali-

dierung einer neuen Version von Total Ozone

Mapping spectrometer (TOMs) daten im som-

mer 2004 zu erwähnen. dabei war die von

Meteoschweiz unterstützte station am KMd

in nairobi die zentrale Ozonprofil-datenquelle

in Zentralafrika.

das lokale Team des KMd nairobi wurde,

bzw. wird laufend, durch Meteoschweiz für

die durchführung dieser sondierungen ge-

schult. die Qualitätskontrolle und -bearbeitung

wird am KMd gemacht, anschliessend wird

eine zweite stufe von Qualitätsanalysen bei

Meteoschweiz in Payerne durchgeführt, bevor

die daten anschliessend an das internationa-

le shAdOZ-datenzentrum am nAsA Goddard

space Flight Center geliefert werden. die da-

ten sind eine essentielle informationsquelle für

satellitenkalibrierungen und -validierungen.

seit Mai 2005 werden in nairobi zudem paral-

lele dobson-Messungen mit dem wieder in

stand gesetzten dobson #18 Gerät durchge-

führt. die Ozonsäule und die vertikale Ozon-

verteilung sind wichtige komplementäre Mes-

sungen. die station wird jährlich von zwei

Mitarbeitenden der Meteoschweiz besucht,

um schulungen anzubieten und die Qualität

der verschiedenen operationellen Ozonmess-

systeme vor Ort sicherzustellen. Gemäss den

letzten Auswertungen der daten verfügt man

mit der KMd Ozonstation über eine kontinu-

ierliche und verlässliche Messreihe von bereits

mehr als 10 Jahren, d. h. seit Messbeginn im

Mai 1996.

Ozon (Kenya)

http://croc.gsfc.nasa.gov/shadoz /nairobi.html

seit Beginn des 21. Jahrhunderts kümmert

sich die empa mit den von der Meteoschweiz

mitfinanzierten GAW Funktionen Quality As-

surance /science Activity Centre (QA / sAC

switzerland ) und World Calibration Centre

for surface Ozone, Carbon Monoxide and

Methane (WCC-empa) (‡ 4.4 Weitere Zen-

tren) kontinuierlich um den Fortbestand die-

ser Messungen. dabei stehen insbesondere

Qualitätssicherung, Ausbildung der Betreiber,

ersatz von Messgeräten, und wissenschaftliche

Begleitung im Vordergrund.

die Messreihen von Oberflächenozon und

Kohlenmonoxid dieser stationen sind die ein-

zigen verfügbaren kontinuierlichen reihen in

der südlichen sahara, Äquatorial-Afrika bzw.

Äquatorial-Asien und damit besonders wert-

voll und schützenswert. sie werden ideal er-

gänzt durch das «Kanister Messprogramm»

der nOAA. Gleichwohl besteht ein dringender

Bedarf, die wöchentlichen stichproben durch

kontinuierliche Messungen der Treibhausgase

Methan und lachgas, sowie von Wasserstoff zu

ergänzen und unabhängig zu validieren.

die Bedeutung dieser stationen für GCOs liegt

primär in ihrer geographischen lage und den

verhältnismässig soliden infrastrukturen. sie er-

lauben einzigartige kontinuierliche Atmosphä-

renbeobachtungen, u. a. zur Bestimmung von

Trends in diesen regionen, die mit satelliten-

messungen allein kaum zu erreichen wären.

Bukit Koto TabangMt. KenyaAssekrem

Ozo

n[p

pbv]

1998 2000 2002 2004 2006

AssekremMt.KenyaBukit Koto Tabang

60

40

20

0

Bodennahes Ozon an drei globalen

GAW Stationen in der Südsahara

(Assekrem, Algerien, rot), bzw. am

Äquator (Mt. Kenya, Kenia, blau;

Bukit Koto Tabang, Indonesien,

grün). Assekrem (2770m ü.M.)

und Mt. Kenya (3678m ü.M.) errei-

chen aufgrund ihrer erhöhten Lage

höhere Ozonkonzentrationen als

Bukit Koto Tabang (964m ü.M.).

Ausserdem widerspiegeln die unter-

schiedlichen mittleren Konzentra-

tionen das komplexe Wechselspiel

zwischen Ozonbildung und -zer-

störung. Daten: WDCGG, QA/SAC

Switzerland.

Bodennahes Ozon an drei globalen GAW Stationen 1997 − 2007Konzentration als Volumenmischungsverhältnisse in parts per billion by volume (ppbv)

78

der Aufbau der globalen GAW-stationen

Mount Kenya-nairobi (Kenya), Bukit Koto

Tabang (sumatra, indonesien) und Tamanrasset

Assekrem (südsahara, Algerien) wurde in den

frühen 1990er Jahren von der WMO mit hilfe

der Global environment Facility (undP, uneP,

World Bank) lanciert, um offensichtliche lü-

cken im globalen bodengestützten Messnetz

zu schliessen. diese lücken bestanden, bzw.

bestehen, vor allem in ländern südlich des

Äquators, die aufgrund ihrer politischen, wirt-

schaftlichen und gesellschaftlichen strukturen

besonders vom Klimawandel betroffen sind.

die infrastruktur und erste instrumentierung

wurde an den meisten dieser stationen Mitte

der 1990er Jahre abgeschlossen. nach anfäng-

licher Ausbildung der stationsbetreiber und Be-

gleitung des Betriebs dieser stationen durch

die am Aufbau beteiligten länder zogen sich

letztere nach den ersten erfolgen sehr bald

zurück.

Spurengase (Kenya, Indonesien, Algerien)

http://www.empa.ch/gaw/gawsis

Mes

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Au

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nd

die Finanzierung der Ozon-sondierungen in

nairobi (Kenya) ist über den internationalen Teil

des schweizer GAW-Programms gesichert.

die spurengas-Messungen (Oberflächenozon,

Kohlenmonoxid) in Kenya, indonesien und

Algerien sind über die Zusammenarbeit zwi-

schen Meteoschweiz und empa nur teilweise

gesichert. Mittelfristig (ab 2010) besteht Be-

darf an zusätzlichen Mitteln zur erhaltung

der Messreihen ( instrumente, Capacity Buil-

ding). die gewünschte Ausweitung des Mess-

programms auf weitere GCOs-relevante Mess-

grössen (Methan, lachgas, schwefelhexafluo-

rid, Wasserstoff) würde ebenso zusätzliche

Mittel beanspruchen.

Für die sicherstellung der Weiterführung der

Massenbilanzmessungen an den 30 referenz-

gletschern, die Wiederaufnahme einiger langer,

unterbrochener Messreihen und die initiierung

von neuen Massenbilanzreihen in unterreprä-

sentierten regionen durch den WGMs werden

zusätzliche finanzielle ressourcen benötigt.

Ressourcenbedarf

http://www.wgms.ch

die Massenbilanz eines Gletschers ist ein di-

rektes, unverzögertes signal auf die jährlichen

atmosphärischen Bedingungen und zählt da-

her zu den wichtigsten indikatoren der inter-

nationalen Klimabeobachtungsprogramme.

neben den weltweit 30 langen kontinuier-

lichen und 50 kürzeren Messreihen der Glet-

scher-Massenbilanz existieren weitere rund 120

abgebrochene Messreihen mit unterschiedlich

langen Zeitperioden. der World Glacier Mo-

nitoring service (WGMs) an der universität

Zürich unterstützt und fördert aktiv die Wei-

terführung der 30 langen referenzreihen, so-

wie die Wiederaufnahme von einigen beson-

ders wertvollen Messreihen, welche meistens

aus politischen und/oder finanziellen Grün-

den unterbrochen worden waren. Zusätzlich

wird die Aufnahme von neuen Messreihen in

vergletscherten Gebirgsketten in den Tropen

und auf der südhemisphäre vorangetrieben, da

diese zwei regionen momentan im Gletscher

Monitoring netz untervertreten sind.

Gletscher

79

durch den WGMs wird auch technische unter-

stützung bei den Gletschermessungen, insbe-

sondere in entwicklungsländern, angeboten,

u.a. die sicherstellung der einhaltung der in-

ternationalen Messmethoden und -standards,

Kontrolle der datenqualität und die Ausbildung

von Glaziologen vor Ort. Vor kurzem konnten

mit unterstützung des WGMs neue Messrei-

hen in Kolumbien und neuseeland in Betrieb

genommen werden. Zudem laufen Bemü-

hungen für die Fortführung der aus finanzpo-

litischen Gründen gefährdeten referenzreihen

in Alaska. Bei den zu reaktivierenden wert-

vollen Messreihen stehen jene russlands, der

ehemals russischen republiken, Chinas, Kenyas

und jene im himalaya im Vordergrund.

Weltweite Massenbilanz-Messun-

gen von Gletschern. 30 Gletscher

(rot) in 9 verschiedenen Gebirgs-

ketten verfügen über kontinuier-

liche Messreihen seit 1980. Für die

Periode 2000-2005 liegen zudem

jährliche Massenbilanz-Messungen

von rund 80 Gletschern (blau) vor.

Weitere Messreihen mit unterschied-

lich langen Zeitperioden existieren

für rund 120 Gletscher (grün). Es ist

klimatologisch wie auch hydrolo-

gisch wichtig, einige dieser abge-

brochenen Messreihen in unterre-

präsentierten Regionen möglichst

schnell wieder zu aktivieren.

Weltweite Massenbilanz-Messungenlange (rot), aktuelle (blau) und unterbrochene (grün) Beobachtungsreihen

Schlussfolgerungen und Ausblick

6.0

80

Sch

luSS

folg

eru

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Au

Sbli

ck

der vorliegende bericht stellt den aktuellen

Stand der systematischen Messungen aller es-

sentiellen klimavariablen in der Schweiz zu-

sammen. insbesondere werden gefährdete

Messreihen und fehlende gesetzliche grund-

lagen identifiziert. die präsentierten langen

datenreihen geben ein umfassendes bild über

das aktuelle Schweizer klimamonitoring. der

bericht ist damit eine wichtige grundlage für

die Sicherung des nationalen klima-beobach-

tungssystems (gcoS Schweiz).

gcoS Schweiz ist eine wichtige Teilkompo-

nente des globalen klima-beobachtungssys-

tems (gcoS), mit welchem die systematischen

beobachtungen im rahmen der klimakonven-

tion abgedeckt werden. gemäss gcoS imple-

mentation Plan (WMo, 2004) ist der Aufbau

des globalen Systems nur realisierbar, wenn

dieser durch starke nationale Aktivitäten un-

terstützt wird. Mit der resolution 3.2.3/1 des

15. WMo kongresses werden die Mitglieds-

staaten dringend zu einer Verstärkung der

nationalen klima-Messnetze, sowie einer un-

terstützung der Monitoring-Aktivitäten in ent-

wicklungsländern aufgefordert (WMo, 2007):

«[...]

1. ihre nationalen atmosphärischen, hy-

drologischen und damit verbundenen

ozeanischen und terrestrischen Klima-

Beobachtungsnetze und -systeme zu ver-

stärken, innerhalb des GCOS Rahmens und

abgestimmt auf die Benutzerbedürfnisse;

2. Entwicklungsländer zu unterstützen,

um ihre Beobachtungsnetze zu verstärken,

ihre Kapazitäten betreffend Erfassung von

klimarelevanten Daten zu verbessern und

ihre Bereitstellung von klimatologischen

Dienstleistungen zu fördern, durch Realisie-

rung von Projekten aus den 10 GCOS Regio-

nal Action Plans und durch Teilnahme am

Aufbau des ClimDev Africa Programms und

ähnlichen Initiativen in anderen Regionen;

[...]»

für die implementierung von gcoS auf natio-

naler ebene sind auch die regionalen beson-

derheiten zu berücksichtigen. in der Schweiz

ist speziell den im Alpenraum wichtigen klima-

variablen (z.b. gletscherbeobachtungen) gros-

se beachtung zu schenken. im bericht wurden

neben den essentiellen klimavariablen weitere

Messgrössen («Pollen», «isotope» und «Phä-

nologie») als wichtige klimavariablen für die

Schweiz definiert. es ist anzustreben, dass diese

auch im globalen rahmen von gcoS als offi-

zielle klimavariablen aufgenommen werden.

es gibt nach wie vor viele unsicherheiten in

der Abschätzung der zukünftigen klimaent-

wicklung. die entsprechenden forschungsak-

tivitäten erfordern eine breite datengrundlage.

deshalb ist die fortführung der bestehenden

langen reihen der wichtigsten Messgrössen

zwingend notwendig. der bericht zeigt für

jede essentielle klimavariable auf, in welcher

form diese in der Schweiz gemessen wird und

inwieweit ihre schützenswerten reihen gefähr-

det sind. Zudem sind jeweils die gesetzlichen

grundlagen, die bedeutung der langen Mess-

reihen für gcoS, sowie ihre internationale ein-

bettung beschrieben. die wissenschaftlichen

Auswertungen präsentieren die bereits ge-

wonnenen erkenntnisse aus den langjährigen,

kontinuierlichen und qualitativ hochwertigen

Messreihen. Abschliessend werden die risiken

der Weiterführung beurteilt und allfällige Pro-

bleme dargelegt. Alle resultate unterstreichen

die grosse bedeutung von systematischen beo-

bachtungen für wissenschaftliche Studien, wie

den kürzlich erschienenen 4. iPcc-bericht. in

Tabelle 3 sind die resultate der Analyse zusam-

mengefasst. die gefährdeten Messreihen sind

rot hervorgehoben.

bei den langen Schweizer Messreihen (kapitel 2

und 3) existieren für viele der Variablen gesetz-

liche grundlagen. diese beziehen sich jedoch

nur teilweise auf die relevanz der Messungen

für das klimamonitoring. bei den kryosphären-

Messungen («Schnee», «gletscher», «Perma-

frost») fehlen die gesetzlichen grundlagen weit-

gehend. die finanziellen ressourcen sind für die

Variablen «kohlendioxid», «Seen», «Schnee-

bedeckung», «gletscher», «Permafrost» und

«Phänologie» nicht gesichert. für diese sechs

Variablen sollte begleitend zum finanzierungs-

antrag ein konzept für das zukünftige Mess-

netz erstellt werden. Zudem sollten gleichzeitig

entsprechende gesetzliche grundlagen geschaf-

fen werden.

die internationalen daten- und kalibrations-

zentren in der Schweiz tragen wesentlich zu einer

globalen Standardisierung der Messungen und

zu qualitativ hochwertigen daten bei. die Zusam-

menstellung in Tabelle 3 zeigt, dass die Weiter-

führung von zwei datenzentren (gebA, bSrn)

unmittelbar und von einem weiteren daten-

zentrum (WgMS) in naher Zukunft gefährdet

Schlussfolgerungen

81

Tab. 3: Zusammenstellung der essentiellen klimavariablen und ihrem Status bezüglich gesetzliche grundlagen, verantwortliche institution(en) und

finanzielle ressourcen. rot: Messreihen und datenzentren, deren fortführung gefährdet ist.

Essentielle KlimavariableGesetzliche

GrundlagenVerantwortliche Institution(en) Finanzielle Ressourcen

Schweizer Messreihen

2.1 Temperatur Ja MeteoSchweiz gesichert

2.2 niederschlag Ja MeteoSchweiz gesichert

2.3 luftdruck Ja MeteoSchweiz gesichert

2.4 Sonnenscheindauer Ja MeteoSchweiz gesichert

2.5 Strahlung Ja MeteoSchweiz gesichert

2.6 Wolken Ja MeteoSchweiz gesichert

2.7 Wasserdampf Ja MeteoSchweiz, universität bern gesichert

2.8 ozon Ja MeteoSchweiz gesichert

2.9 kohlendioxid Ja universität bern nicht gesichert

2.10 Treibhausgase Ja empa, bAfu gesichert

2.11 luftfremdstoffe Ja empa, bAfu gesichert

2.12 Aerosole Ja MeteoSchweiz gesichert

2.13 Pollen Ja MeteoSchweiz gesichert

3.1 Abfluss Ja bAfu gesichert

3.2 Seen Ja bAfu, eawag, kantone Teilweise nicht gesichert

3.3 grundwasser Ja bAfu, kantone gesichert

3.4 Wassernutzung Ja blW, bAfu gesichert

3.5 isotope Ja bAfu, universität bern gesichert

3.6 Schneebedeckung Teilweise MeteoSchweiz, WSl/Slf, Private firmen Teilweise nicht gesichert

3.7 gletscher nein ekk, eThZ, universität Zürich nicht gesichert

3.8 Permafrost nein PerMoS (bAfu, MeteoSchweiz, ScnAT) nicht gesichert (ab 2011)

3.9 landnutzung Ja bfS gesichert

3.10 Waldökosystem Ja bAfu, WSl gesichert

3.11 Waldbrände Ja bAfu, WSl gesichert

3.12 Phänologie Ja MeteoSchweiz Teilweise nicht gesichert

Internationale Zentren

4.1 gebA - eThZ nicht gesichert (ab 2008)

4.2 bSrn - eThZ nicht gesichert (ab 2008)

4.3 WgMS - universität Zürich nicht gesichert (ab 2009)

4.4 Weitere Zentren - PMod/Wrc, empa, universität bernAlle gesichert, ausser

euro-climhist (ab 2010)

Messreihen im Ausland

5. Messreihen im Ausland - MeteoSchweiz, empa, universität Zürichozon, Spurengase gesichert;

gletscher nicht gesichert

82

ist. Da alle drei Zentren eine lange Tradition und

ein hohes nationales und internationales Anse-

hen haben, sind die nötigen Schritte (inkl. finan-

zielle Ressourcen) zu deren Sicherung bald-

möglichst einzuleiten. Die weltweit einzigar-

tige klimahistorische Datenbank Euro-Climhist

ist ab 2010 finanziell nicht gesichert und sollte

ebenfalls geschützt werden.

Technologie-Transfer und Schulungen vor Ort

sind wichtige Beiträge zur Qualitätssteigerung

von klimarelevanten Messungen im Ausland,

insbesondere in Entwicklungs- und Schwel-

lenländern. Die vorgestellten Messreihen von

Schweizer Institutionen im Ausland umfassen

die Klimavariablen «Ozon» (Kenya), «Spuren-

gase» (Algerien, Kenya, Indonesien) und «Glet-

scher» (weltweit). Insbesondere für die aus-

gewählten Gletschermessungen im Ausland

werden in Zukunft zusätzliche finanzielle Res-

sourcen benötigt.

Die Kontinuität der wichtigsten Schweizer Kli-

mamessreihen sollte auch in Zukunft sicher-

gestellt werden. Das Swiss GCOS Office beim

Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie

MeteoSchweiz setzt sich darum für den Schutz

von gefährdeten langen Reihen ein. Die Wei-

terführung der Messreihen sollte dabei unter

sorgfältiger Berücksichtigung der GCOS-Prin-

zipien zur Klimaüberwachung (Tabelle 1) pas-

sieren, um die Klimasignale nicht durch künst-

liche Inhomogenitäten zu stören oder sogar zu

überdecken. Insbesondere den Aspekten Me-

tadaten, Qualitätssicherung und Datenarchivie-

rung sind im Rahmen von GCOS Schweiz Be-

achtung zu schenken.

In Zukunft ist es möglich, zusätzliche klimatolo-

gische Auswertungen aus langen Datenreihen

von Fernerkundungs-Messsystemen (boden-

und satellitengestützt) durchzuführen. Diese

Technologien erlauben, Lücken in der globa-

len Klimabeobachtung zu schliessen, welche

aus Mangel an geeigneten Messgeräten oder

-methoden existieren. Insbesondere Satelliten-

daten sind dabei für die Ableitung von globa-

len Datensätzen geeignet (WMO, 2006). Bo-

dengestützte und in-situ Messungen von hoher

Qualität sind jedoch für die Auswertung von

Satellitendaten betreffend Kalibrierung und

Validierung von zentraler Bedeutung. In die-

sem Bereich kann die Schweiz mit den im vor-

liegenden Bericht beschriebenen Messungen

eine wichtige und führende Rolle spielen. Für

die verschiedenen Klimavariablen stehen somit

in Zukunft vermehrt integrierte Beobachtungs-

systeme, d.h. kombinierte synchrone Beobach-

tungen von verschiedenen Messsystemen (bo-

dengestützt, in-situ, Flugzeuge, Satelliten), im

Einsatz. Dabei muss der ausreichenden Ka-

librierung und Validierung mit bestehenden

Messreihen, wie auch der Kontinuität der

Messungen eine hohe Priorität beigemessen

werden.

Die Auswahl der essentiellen Klimavariablen ist

nicht statisch. Im Herbst 2008 muss von jedem

Mitgliedsstaat der Klimakonvention ein neuer

nationaler Bericht zu den systematischen Beo-

bachtungen erstellt werden. Basierend auf den

Erkenntnissen dieser nationalen Berichte sowie

dem 4. IPCC-Bericht wird die Vollständigkeit

der essentiellen Klimavariablen erneut über-

prüft. Entsprechend ist in Zukunft mit weiteren

Klimavariablen im Nationalen Klima-Beobach-

tungssystem zu rechnen.

In Zukunft sollten zudem vermehrt Auswer-

tungen von mehreren Klimavariablen, soge-

nannte integrierte Auswertungen, gefördert

werden. Das Erkennen von Synergien in den

Messnetzen sollte zu einer Optimierung der

Klimabeobachtungen und entsprechend einem

besseren Verständnis des Klimasystems als

Ganzes beitragen.

Ausblick

SCH

LuSS

FOLG

ERu

NG

EN u

ND

Au

SBLI

CK

83

Andreas Asch Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Urs Baltensperger Paul Scherrer Institut PSI

Martin Barben Bundesamt für Umwelt BAFU

Andreas Bauder ETH Zürich, VAW

Michael Begert Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Stefan Brönnimann ETH Zürich, Institut für Atmosphäre und Klima IAC

Brigitte Buchmann Empa

Bertrand Calpini Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Martine Collaud Coen Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Marco Conedera WSL Birmensdorf

Claudio Defila Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Matthias Dobbertin WSL Birmensdorf

Bruno Dürr Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Paul Filliger Bundesamt für Umwelt BAFU

Christoph Frei Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Martin Funk ETH Zürich, VAW

Gianmario Galli Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Regula Gehrig Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Elisabeth Graf Pannatier WSL Birmensdorf

Wilfried Haeberli Universität Zürich, Geographisches Institut

Harrie-Jan Hendricks Franssen ETH Zürich, Institut für Umweltingenieurwissenschaften IFU

Martin Hölzle Universität Zürich, Geographisches Institut

Christoph Hüglin Empa

Rainer Humbel Bundesamt für Statistik BFS

Pierre Jeannet Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Niklaus Kämpfer Universität Bern, Institut für angewandte Physik IAP

Giovanni Kappenberger Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Daniel Keuerleber-Burk Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Jörg Klausen Empa

Thomas Konzelmann Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Ronald Kozel Bundesamt für Umwelt BAFU

Norbert Kräuchi WSL Birmensdorf

Christoph Kull OcCC

Markus Leuenberger Universität Bern, Physikalisches Institut

David Livingstone Eawag

Christoph Marty WSL Davos-SLF

Christian Mätzler Universität Bern, Institut für angewandte Physik IAP

84

Autoren und Reviewer

85

Ralf Meerkötter DLR, Institut für Physik der Atmosphäre

Gerhard Müller Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Urs Neu ProClim

Jeannette Nötzli Universität Zürich, Geographisches Institut

Urs Nyffeler Bundesamt für Umwelt BAFU

Frank Paul Universität Zürich, Geographisches Institut

Annette Peter Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Martin Pfaundler Bundesamt für Umwelt BAFU

Rolf Philipona Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Stefan Reimann Empa

Kathy Riklin OcCC

Christoph Ritz ProClim

Mario Rohrer Meteodat GmbH

Ferdinand Schanz Universität Zürich, Institut für Pflanzenbiologie

Andreas Schellenberger Bundesamt für Umwelt BAFU

Simon Scherrer National Center for Atmospheric Research NCAR

Andreas Schild Bundesamt für Landwirtschaft BLW

Werner Schmutz PMOD/WRC

Gustav Schneiter WSL Birmensdorf

Marc Schürch Bundesamt für Umwelt BAFU

Manfred Schwarb Meteodat GmbH

Martin Steinbacher Empa

Urs Steinegger Meteodat GmbH

Thomas Stocker Universität Bern, Physikalisches Institut

René Stübi Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Pierre Viatte Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Daniel Vonder Mühll ETH Zürich, SystemsX.ch

Laurent Vuilleumier Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Ruedi Weber Bundesamt für Umwelt BAFU

Christoph Wehrli PMOD/WRC

Felix Weibel Bundesamt für Statistik BFS

Martin Wild ETH Zürich, Institut für Atmosphäre und Klima IAC

Thomas Wohlgemuth WSL Birmensdorf

Christian Wüthrich Universität Bern, Geographisches Institut

Christoph Zellweger Empa

Michael Zemp Universität Zürich, Geographisches Institut

AU

TOR

EN U

ND

REV

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Titelbild Imagepoint.biz

CourtesyofEUMETSAT,ArchiveFUBerlin

Inhalt NandoFoppa,MeteoSchweiz;GabrielaSeiz,

MeteoSchweiz;SimonScherrer;PMOD/WRC;

AustralianGovernmentDepartmentofForeign

AffairsandTrade;NandoFoppa,MeteoSchweiz

1.0 Einleitung NandoFoppa,MeteoSchweiz

2.1 Temperatur PIXELIO(www.pixelio.de),ID:94'712

2.2 Niederschlag PIXELIO(www.pixelio.de),ID:120'390

2.3 Luftdruck ArthurKunz,MeteoSchweiz

2.4 Sonnenscheindauer ArthurKunz,MeteoSchweiz

2.5 Strahlung NandoFoppa,MeteoSchweiz

2.6 Wolken GabrielaSeiz,MeteoSchweiz

2.7 Wasserdampf NandoFoppa,MeteoSchweiz

2.8 Ozon RenéStübi,MeteoSchweiz

2.9 Kohlendioxid GerlaBrakkee

2.10 Treibhausgase NandoFoppa,MeteoSchweiz

2.11 Luftfremdstoffe ChristophHüglin,Empa

2.12 Aerosol ChristophHüglin,Empa

2.13 Pollen RegulaGehrig,MeteoSchweiz

3.1 Abfluss NandoFoppa,MeteoSchweiz

3.2 Seen SimonScherrer

3.3 Grundwasser MarcSchürch,BAFU

3.4 Wassernutzung PIXELIO(pixelio.de),ID:139'483

3.5 Isotope MarcSchürch,BAFU

3.6 Schneebedeckung ChristophMarty,SLF

3.7 Gletscher ChristianTheler,ArchivVAW/ETHZ

3.8 Permafrost AndreasAsch,MeteoSchweiz

3.9 Landnutzung Swissimage©2007swisstopo(BA071626,JD072726)

Karte:ArealstatistikStand2007,BFS

3.10 Waldökosystem SimonScherrer

3.11 Waldbrände MarcoConedera,WSL

3.12 Phänologie NandoFoppa,MeteoSchweiz

4.1 GEBA PIXELIO(www.pixelio.de),ID:166'087

4.2 BSRN LaurentVuilleumier,MeteoSchweiz

4.3 WGMS NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS,andU.S./Japan

ASTERScienceTeam

4.4 WeitereZentren PMOD/WRC

5.0 MessreihenimAusland JörgKlausen,ChristophZellweger,Empa

6.0 SchlussfolgerungenundAusblick NandoFoppa,MeteoSchweiz

SchweizerKarte VECTOR200©swisstopo(DV053906)

Bildnachweis

IGRA IntegratedGlobalRadiosondeArchiveIGRAC InternationalGroundwaterResourcesAssessmentCentreIMIS InterkantonalesMess-undInformations-SystemIPCC IntergovernmentalPanelonClimateChangeIPG InternationalePhänologischeGärtenISDR InternationalStrategyforDisasterReductionIUGG InternationalUnionofGeodesyandGeophysicsJMA JapaneseMeteorologicalAgencyJRC JointResearchCentre,IspraKLIMA KonventionelleKlimastationenLKO Licht-KlimatischesObservatoriumArosaLULUCF LandUse,Land-UseChangeandForestryLWF LangfristigeWaldökosystem-ForschungMERIS MediumResolutionImagingSpectrometerInstrumentMeteoSchweiz BundesamtfürMeteorologieundKlimatologieMISR MultiangleImagingSpectroRadiometerMODIS ModerateResolutionImagingSpectroradiometerMVIRI MeteosatVisibleandInfraredImagerNABEL NationalesBeobachtungsnetzfürLuftfremdstoffeNADUF NationaleDaueruntersuchungderschweizerischenFliessgewässerNAPOL NationalesPollenmessnetzNAQUA NationaleGrundwasserbeobachtungNASA NationalAeronauticsandSpaceAdministrationNBCN NationalBasicClimatologicalNetworkNCCR NationalCenterofCompetenceinResearchNCDC NationalClimaticDataCenterNDACC NetworkfortheDetectionofAtmosphericCompositionChangeNFP NationalesForschungsprogramm

NILU NorwegianInstituteforAirResearch

NIME NiederschlagsmessnetzNOAA NationalOceanicandAtmosphericAdministrationNSIDC NationalSnowandIceDataCenter

OBS Augenbeobachtungs-MessnetzOcCC BeratendesOrganfürFragenderKlimaänderungOECD OrganisationforEconomicCooperationandDevelopmentOMI OzoneMonitoringInstrumentOPERA OperationalProgramfortheExchangeofweatherRAdarinformationPERMOS PermafrostMonitoringSwitzerlandPMOD Physikalisch-MeteorologischesObservatoriumDavosPSI PaulScherrerInstitutQA/SAC QualityAssurance/ScientificActivityCentreRBCN RegionalBasicClimatologicalNetworkSCNAT SchweizerischeAkademiederNaturwissenschaftenSEVIRI SpinningEnhancedVisibleandInfraRedImagerSGI SchweizerGletscherinventarSLF Eidg.InstitutfürSchnee-undLawinenforschungSOGE SystemforObservationofHalogenatedGreenhouseGasesinEuropeSR SystematischeSammlungdesBundesrechtsswisstopo BundesamtfürLandestopografieUNECE UnitedNationsEconomicCommissionforEuropeUNEP UnitedNationsEnvironmentProgrammeUNESCO UnitedNationsEducational,ScientificandCulturalOrganizationUNFCCC UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChangeUVEK Eidg.DepartementfürUmwelt,Verkehr,EnergieundKommunikationVAW VersuchsanstaltfürWasserbau,HydrologieundGlaziologieVBS Eidg.DepartementfürVerteidigung,BevölkerungsschutzundSportWCC WorldCalibrationCenterWCP WorldClimateProgrammeWCRP WorldClimateResearchProgrammeWDCA WorldDataCentreforAerosolsWDCGG WorldDataCentreforGreenhouseGasesWGI WorldGlacierInventoryWGMS WorldGlacierMonitoringServiceWMO WorldMeteorologicalOrganizationWORCC WorldOpticaldepthResearchandCalibrationCenterWOUDC WorldOzoneandUltravioletRadiationDataCenterWRC WorldRadiationCenterWRC-IRS WorldRadiationCenter,SektionInfrarotRadiometrieWRC-SRS WorldRadiationCenter,SektionSolareRadiometrieWRMC WorldRadiationMonitoringCenterWSL Eidg.ForschungsanstaltfürWald,SchneeundLandschaft

AbkürzungenAERONET AerosolRoboticNetworkAGNES AutomatischesGPSNetzSchweizANETZ AutomatischesMessnetzAMDAR AircraftMeteorologicalDataReportingAOD AerosolOpticalDepthASRB AlpineSurfaceRadiationBudget(A)ATSR (Advanced)AlongTrackScanningRadiometerAVHRR AdvancedVeryHighResolutionRadiometerBAFU BundesamtfürUmweltBAG BundesamtfürGesundheitBFS BundesamtfürStatistikBLW BundesamtfürLandwirtschaftBSRN BaselineSurfaceRadiationNetworkCHARM SwissAtmosphericRadiationMonitoringCIMO CommissionforInstrumentsandMethodsofObservationCM-SAF SatelliteApplicationFacilityforClimateMonitoringCNRS CentreNationaldelaRechercheScientifiqueCOP ConferenceofthePartiesCORINE CoordinatedInformationontheEnvironment

COST EuropeanCooperationinthefieldofScientificandTechnicalResearchCWINDE EuropeanWindprofilerNetworkDLR DeutschesZentrumfürLuft-undRaumfahrtDWD DeutscherWetterdienstEAN EuropeanAeroallergenNetworkEARLINET EuropäischesLidarNetzwerkEawag Eidg.AnstaltfürWasserversorgung,Abwasserreinigungund

GewässerschutzECC EuropeanCloudClimatologyEEA EuropeanEnvironmentAgencyECMWF EuropeanCenterforMedium-RangeWeatherForecastsEKK ExpertenkommissionKryosphärederSCNATEMEP EuropeanMonitoringandEvaluationProgrammeEmpa Eidg.Materialprüfungs-undForschungsanstalt

ENET ErgänzungsnetzEPFL EcolePolytechniqueFédéraledeLausanneEPN EuropeanPhenologyNetworkERS EuropeanRemoteSensingSatelliteESA EuropeanSpaceAgencyETH EidgenössischeTechnischeHochschuleZürich(ETHZ)

EUMETSAT EuropeanOrganisationfortheExploitationofMeteorologicalSatellitesEUVC EuropeanUltravioletRadiometerCalibrationCenterFAGS FederationofAstronomicalandGeophysicalDataAnalysisServicesFAO FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNationsFoG FluctuationsofGlaciersGAW GlobalAtmosphereWatchGCOS GlobalClimateObservingSystemGEBA GlobalEnergyBalanceArchiveGEWEX GlobalEnergyandWaterExperimentGFMC GlobalFireMonitoringCenterGLIMS GlobalLandIceMeasurementsfromSpaceGLORIA GlobalObservationResearchInitiativeinAlpineEnvironmentsGMBB GlacierMassBalanceBulletinGMES GlobalMonitoringforEnvironmentandSecurityGNIP GlobalNetworkofIsotopesinPrecipitationGOME GlobalOzoneMonitoringExperimentGPS GlobalPositioningSystemGRDC GlobalRunoffDataCentreGRUAN GCOSReferenceUpperAirNetworkGSN GCOSSurfaceNetwork

GTN GlobalTerrestrialNetwork(-G:Glaciers;-H:Hydrology;-P:Permafrost)GTOS GlobalTerrestrialObservingSystemGUAN GCOSUpperAirNetworkHFSJ HochalpineForschungsstationJungfraujochHUG HydrologischeUntersuchungsgebieteIAC InstitutfürAtmosphäreundKlimaIACS InternationalAssociationofCryosphericSciencesIAEA InternationalAtomicEnergyAgencyIAP InstitutfürAngewandtePhysikICP InternationalCo-operativeProgrammeICSU InternationalCouncilforScienceIDNDR InternationalDecadeforNaturalDisasterReduction