Naturbasierte Maßnahmen gegen Steinfälle über Wälder in der Region Engadin, Schweiz

Wälder sind besonders anfällig für Extremereignisse. Im Vergleich zu den langsamen Prozessen im Wald (Wachstum, Saatgutverteilung, genetische Anpassungsfähigkeit usw.) droht der Klimawandel mit einer Geschwindigkeit, die natürliche Anpassungsprozesse überwältigt. Wichtige forstwirtschaftliche Produkte und Dienstleistungen wie der Schutz vor Naturgefahren könnten aufgrund des Klimawandels reduziert oder verschwinden. Alpine Waldökosysteme sind bereits von mehreren klimabedingten Auswirkungen betroffen, z. B. höherer Baumsterblichkeit, mehr Schädlingspest, höherer Wasserstress und höherer Waldbrandfrequenz, wodurch die Rolle der Wälder zum Schutz vor Steinfällen, Erdrutschen und Lawinen reduziert wird. Zum Beispiel wurden große Ausbrüche von Rindenkäfern in den Schutzwäldern in der Schweiz beobachtet, die aus dem Wintersturm von Lothar im Jahr 1999 und dem trockenen Sommer 2003 resultierten. Solche Ausbrüche waren noch nie in dieser Höhe aufgetreten.

Wie im EWR-Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Anfälligkeit in Europa“ berichtet, sind die wichtigsten klimatischen Faktoren, die die Alpenwälder betreffen: I) ein Temperaturanstieg, der über dem globalen Durchschnitt liegt; vom Ende des 19^. Jahrhunderts bis zum Ende des 20^. Jahrhunderts erlebte der Alpenraum einen jährlichen Anstieg der jährlichen Durchschnittstemperatur von etwa 2 °C, fast doppelt so hoch wie in der nördlichen Hemisphäre, (ii) eine Zunahme der jährlichen Niederschlagsmengen im Nordwesten und eine Abnahme im Südosten der Alpen, (iii) eine ausgeprägte Variabilität der Niederschlagsmuster (d. h. eine Abnahme der saisonalen Niederschläge im Sommer und eine Zunahme der Niederschlagsmenge im Winter im Nordwesten), sowie eine Änderung der Intensität extremer Wetterereignisse.

Eine allgemeine Verschiebung der Niederschlagsspitzen von Sommer zu Winter wird für die meisten Alpen projiziert, während der Süden und Südosten zu allen Jahreszeiten deutlich trockener werden. Darüber hinaus wird eine Zunahme der Intensität und Häufigkeit extremer Wetterereignisse (schwere Regenfälle, Dürreperioden, Hitzewellen und möglicherweise auch Stürme) im gesamten Alpenraum erwartet, was dazu führt, dass das hydrologische System von Wäldern empfindlicher gegenüber extremen Wetterereignissen ist.

Darüber hinaus sind außer klimabedingten Gefahren wie Gravitationsmassenbewegungen (z. B. Trümmerströme und Erdrutsche), torrentialen Prozessen und Überschwemmungen die Alpenwälder sehr anfällig für damit verbundene Klimaeffekte wie erhöhte Bodenerosion, Permafrostabbau und Destabilisierung von Berghängen. Extreme Ereignisse, wie starke Niederschläge und Stürme, könnten dann ein erhöhtes Risiko von Gesteinsfällen und Erdrutschen in einem solchen degradierten Boden und mit Wald unter Stressbedingungen bestimmen. Dies verringert die geeigneten Siedlungsflächen, verstärkt den Wettbewerb zwischen den verschiedenen Formen der Landnutzung und wirkt sich unmittelbar auf Verkehrs- und Energieinfrastrukturen aus. Steinschlagrisiko – von Schotterstücken bis zu fist-großen Felsen, die in ein Autodach eindringen können – erfordert auch, die Fahrbahn regelmäßig zu räumen. Auch Markierungen auf dem Asphalt und reparierte Bereiche zeugen von solchen Ereignissen. In der Fuornpassstraße im Engadin in der Schweiz erstreckt sich das potentielle Einweihungsgebiet in den massiven Felswänden über die Passstraße von rund 600 m auf 2,100 m ü.d.M. Die Steigung in diesem Bereich übersteigt teilweise 45 Grad.

Anpassungsmaßnahmen sollten bestehende Risiken verringern, die Anpassungsfähigkeit durch sorgfältig geplante Regeneration der Waldarten erhöhen und künftige Risiken verringern. Zu den identifizierten Handlungsfeldern gehört der kritische Schutz von Wäldern mit einer Schutzfunktion, bei der es eine Kombination aus unzureichender Regeneration gibt (d. h. der Klimawandel tritt in einer Geschwindigkeit auf, die natürliche Anpassungsprozesse im Vergleich zu den langsamen Prozessen im Wald überwältigt, wie Pflanzenwachstum, Saatgutverteilung, genetische Anpassungsfähigkeit usw.) und verringerte Stabilität.

Wälder bieten einen effektiveren Schutz vor Naturgefahren als bisher sogar Experten auf diesem Gebiet glauben. Die Erhaltung der Wälder ist wesentlich günstiger als der Bau kostspieliger technischer Strukturen. Aber kann der Wald ein ähnliches Maß an Sicherheit wie strukturelle Maßnahmen gewährleisten? Die Protect Bio-Methode ermöglicht die Auswertung dieses naturbasierten Schutzdienstes. Im Rahmen dieses Projekts wurde eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Auswirkungen des Waldes und anderer biologischer Schutzmaßnahmen zu ermitteln und in Gefahrenschutzprojekten genau zu berücksichtigen. Ziel dieser Methode ist es, die Waldschutzfunktionen vor Naturgefahren oder die Notwendigkeit technischer Schutzmaßnahmen (z. B. Barrieren oder Netze) zur Vermeidung von Steinschlagschäden zu bewerten. Die Methode wurde erstmals in der Praxis auf der Fuornpassstraße eingesetzt, die Zernez im Engadintal mit dem Müstairtal verbindet.

Die Fuorn Passstraße in der Nähe von Zernez im Engadin (Schweiz) ist ein ca. 800 Meter langer Straßenabschnitt. Das Gesteinsfallrisiko in diesem Bereich wurde mit Hilfe der Protect Bio-Methode analysiert. In der Vergangenheit registrierte Gesteinsfälle, Karten vergangener Ereignisse und Szenarien, die aus den strukturellen geologischen Beobachtungen abgeleitet wurden, ermöglichen die Beschreibung des Gesteinsfallrisikos: die Analyse zeigt die Bereiche, in denen Steinschlag zu erwarten ist und wie häufig solche Ereignisse auftreten können. Ein mathematisches Modell wurde auch verwendet, um die Folgen der Steinschlagereignisse zu simulieren. Basierend auf einem dreidimensionalen Geländemodell berechnet der Computer die Steinschlagbahn und die Kräfte, die durch unterschiedliche Gesteins- und Felsbrockengrößen freigesetzt werden.

Das Protect Bio-Verfahren ermöglicht es auch, in der Risikobewertung die Rolle biologischer Schutzmaßnahmen der Wälder gegen Naturgefahren (Felsen, Erdrutsche, Lawinen usw.) zu berücksichtigen. Der Standortgradient, die Stammdichte und andere Faktoren werden in die Simulation zur Bestimmung der Schutzkapazität des Waldes einbezogen.

Im Fall der Fuorn Pass Straße in der Nähe von Zernez zeigten die Ergebnisse, dass auf etwa der Hälfte des betroffenen Straßenabschnitts keine Steinschlagnetze benötigt werden. In diesem Teil reicht die Schutzfunktion der bestehenden Wälder aus, um den Schutz vor Ereignissen mit einer Rückkehrdauer von weniger als 1 bis 30 Jahren zu gewährleisten. Als kostengünstige ergänzende Maßnahme können gefällte Bäume quer zum Hang angeordnet werden. Technische und teurere Maßnahmen (z. B. Netze) werden nur in Abschnitten der Straße benötigt, wo der Wald dünn ist.

Auf der Grundlage früherer Bewertungen – bei denen die unzureichend quantifizierbare Wirkung des Schutzwaldes als natürliches Hindernis häufig ignoriert wurde – wären Felsfallnetze oder andere Schutzbarrieren auf dem größten Teil der betreffenden Strecke gebaut worden. Mit der Protect Bio-Methode wurde die Waldschutzfunktion auf Basis einer genauen Risikobewertung und Kosten-Nutzen-Analyse als Anpassungsmaßnahme bewertet und gefördert. Die Anwendung dieser Methode ermöglichte somit die Einsparung von Millionen Euro an technischen Schutzstrukturen, die als nicht notwendig bewertet wurden.

Das Projekt „Wirksamkeit biologischer Schutzmaßnahmen“ (auch bekannt als Protect Bio) beteiligte sich an folgenden Partnern:

• BAFU – Bundesamt für Umwelt: Erdrutsche, Lawinen und Schutzwaldabschnitte;
• Kanton Graubünden: Amt für Wälder und Naturgefahren; Büro für Tiefbau;
• Gemeinde Zernez: Waldservice.

Die entwickelte Methode umfasst verschiedene Instrumente und einen analytischen Ansatz, die es ermöglichen, die Auswirkungen des Waldes und anderer biologischer Schutzmaßnahmen zu bestimmen und in Gefahrenschutzprojekten genau zu berücksichtigen, wodurch Kosten im Zusammenhang mit der Umsetzung nicht notwendiger technischer Schutzstrukturen eingespart werden können.

Die Rolle des Schutzes von Forstdienstleistungen vor Naturgefahren wie Lawinen, Erdrutschen und Trümmerströmen ist jedoch eher schwer zu beurteilen und zu quantifizieren; Daten sind nicht an allen Standorten verfügbar.

Rund die Hälfte des schweizerischen Waldgebiets wird als Schutzwald eingestuft. Schutzwälder wurden jahrzehntelang vernachlässigt, bis ein Ansatz, der auf der 1991 eingeführten überarbeiteten Forstgesetzgebung basierte, die Kantone dazu verpflichtete, die Erhaltung der Schutzwälder vorzusehen. Schutzwald wurde definiert als „ein Wald, der einen erkannten potenziellen Schaden aufgrund einer bestehenden Naturgefahr verhindern oder die damit verbundenen Risiken verringern kann“. Seitdem haben Bundesbehörden, Kantone und Gemeinden jährlich rund 145 Millionen Euro für die Erhaltung von Schutzwäldern bereitgestellt. Dies stellt eine gute Investition dar, da der wirtschaftliche Wert des Schutzwaldes, der mit der Risikominderung für Siedlungen und Verkehrswege zusammenhängt, auf 3,8 Mrd. EUR pro Jahr geschätzt wird.  

Der konsequente Einsatz von Protect Bio in der ganzen Schweiz könnte eine Einsparung technischer Schutzstrukturen in Millionen Euro ermöglichen; dies erhöht den Wert des Schutzwaldes noch weiter.

Ein Meilenstein in der Nutzung der natürlichen Ressourcen wurde im 19^. Jahrhundert mit der Entscheidung erreicht, nachhaltige Bewirtschaftungsmethoden zum Schutz der Wälder einzuführen. Heute ist die schweizerische Waldgesetzgebung international anerkannt und regelt die verschiedenen Funktionen des Waldes sowohl für den Menschen als auch als Lebensraum für Tiere und Pflanzen umfassend. Durch die Förderung der natürlichen und nachhaltigen Waldbewirtschaftung stellt sie auch sicher, dass Holz, eine lokale natürliche Ressource, dauerhaft genutzt werden kann. Darüber hinaus befasst sich das Forstgesetz (ForA) mit der Schlüsselrolle der Wälder beim Schutz vor Naturgefahren. Die ForA verleiht Wald eine einzigartige Position in der Landnutzung: Sie schützt sie sowohl hinsichtlich ihrer Ausbreitung als auch ihrer räumlichen Verteilung. Das wichtigste Instrument ist das allgemeine Verbot der Entwaldung. Neben dem Schutz des Waldes und der verschiedenen Funktionen, die sie bieten, hat die ForA auch das Ziel, den Wald in Bezug auf die Natur zu bewirtschaften und die nachhaltige Nutzung des Holzes als natürliche Ressource zu fördern.

Überschwemmungen, Lawinen, Erdrutsche und Steinschläge treten häufig in der Schweiz auf, und sie sind oft von beträchtlichem Ausmaß. Das Wasserbaugesetz (HEA) und die ForA regeln die Organisation des Schutzes gegen diese Naturgefahren, die für die Kantone gefordert wird. Beim Bau von Schutzstrukturen und bei der Erstellung von Naturgefahrenkarten können sie fachkundige und finanzielle Unterstützung durch den Bund in Anspruch nehmen. Die verschiedenen Maßnahmen dienen dem Schutz von Menschen und wertvollem Eigentum. Der beste Weg, dies zu tun, ist Raum angemessen zu nutzen. Die Raumplanung muss sicherstellen, dass in naturgefährdenden Gebieten keine Gebäude oder Infrastrukturen errichtet werden. Schutzwälder gelten auch als Mittel, um den Schutz vor Lawinen, Steinfällen und Erdrutschen zu verbessern.

Protect Bio ist ein wegweisender Ansatz, der in der Schweiz entwickelt wurde. Neben der Fuornpassstraße wurde die Methode beispielsweise in Gruobenwald, Klosters und Orvin, Täsch, Schmitten umgesetzt. Es ist geplant, Protect Bio in den kommenden Jahren an anderen Standorten und insbesondere im Zusammenhang mit Lawinen, Steinfällen und Schlammströmen einzusetzen und deren Validierung zu verbessern.

Schutzwälder haben keine feste Lebensdauer. Schutzstrukturen und Schutzwälder müssen jederzeit gut gepflegt werden, damit sie ihre Schutzfunktion erfüllen und auch Walddienste erhalten können.

Arthur Sandri
Head of the Landslides, Avalanches and Protection Forest Section
Federal Office for the Environment (FOEN)
Tel.: +41 (0)58 465 51 70
E-mail: arthur.sandri@bafu.admin.ch 

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