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Wie beinflussen Veränderungen der Landbedeckung infolge von veränderter Nutzung den Wasserhaushalt im Einzugsgebiet der Reuss (Urserntal)?Ohne Nutzung verbuscht das Bergland durch Erlen, alpines Grasland wird langgrasig oder Zwergsträucher nehmen Überhand, all das erhöht die Verdunstung. Für kleine Testflächen wurde das bestätigt, hingegen nicht für das te gesamEinzugsgebiet, hohe Niederschläge und Schneeschmelze überdeckten hier die reduzierte Verdunstung im Sommer.

Lay summary

Die Schweizer Alpen stellen durch ihre Meereshöhe eine natürliche Barriere für Wolken dar. Die feuchten Luftmassen stauen sich vor den Gebirgsmassen, steigen auf und es kommt zwangsläufig zum Abregnen. Im Gebirgsland Schweiz fällt mehr als Doppelt so viel Niederschlag wie im europäischen Durchschnitt. Die Einzugsgebiete in den Schweizer Alpen („Wasserschloss Europas“) liefern somit grosse Wassermengen an die Vorländer. Gemeinhin wird dieser Wasserertrag als der Nettoeffekt von hydrologischen und klimatischen Einflüssen gesehen. Im VALUrsern Projekt untersuchen wir in einem interdisziplinären Ansatz (Pflanzenbiologie, Boden, Hydrologie, Ökonomie und externe Projektpartner: Geschichte) wie die Veränderungen der Landbedeckung als Folge von veränderter Nutzung den Wasserhaushalt im Einzugsgebiet der Reuss (Testregion Urserntal, 1450-3500 m ü M, 191 km2) beeinflussen. Die Veränderungen der Landnutzung im Urserntal können dabei stellvertretend für die Veränderungen im ganzen Alpenbogen betrachtet werden. Verändert sich die Nutzung (andere Nutztiere, keine Mahd, etc., Analyse durch Historiker), wandelt sich die Landbedeckung und dadurch nimmt möglicherweise auch die Verdunstung zu (Evapotranspiration). Im Urserntal stellt die massive Verbuschung durch die Grünerle (Alnus viridis) die auffälligste Veränderung der Landschaft dar, oberhalb der natürlichen Waldgrenzen werden die Wiesen und Weiden bei Nutzungsaufgabe langgrasiger und holzige Zwergsträucher wachsen ein. Zwischen 1965-2005 hat die Grünerlenfläche um 56% zugenommen, verglichen mit den Waldzunahme in den Schweizer Alpen, wachsen die Grünerlen rund 2.5-mal schneller.

Unsere Untersuchungen auf verschiedenen räumlichen Skalen (1m2-Testflächen, 5m2 Parzellen, Kleinst-Einzugsgebiete von Bächen, und gesamtes Einzugsgebiet der Testregion wie auch auf verschiedenen zeitlichen Ebenen (früher, heute und Zukunftsszenarien) ergaben folgende Ergebnisse:

(1)    Bei Aufgabe der Landnutzung nimmt die Verdunstung über einen 1-km vertikalen Höhengradienten im Einzugsgebiet mit rund 10% in der alpinen Zone (2440 m ü.M.) und mit rund 20% bei 1500 m (Grünerlengebüsch) zu.

(2)    Angesichts der hohen Niederschläge, c. 1900 mm Gebietsniederschlag, führt die erhöhte Verdunstung auf Niveau von 1m2-Testflächen zu reduzierter Versickerung bei Landnutzungsaufgabe.

(3)    Ausgewählte Kleinst-Einzugsgebiete (< 1km2) mit unterschiedlicher Grünerlenbedeckung zeigen allerdings keine Erlen-bedingtes Signal im Abfluss. Die Analyse von stabilen Sauerstoff-Isotopen (δ18O) weist darauf hin, dass diese Einzugsgebiete bei Basisabfluss über 80% "altes" Wasser (mit einer Verweilzeit von >1 Jahr im Berg) führen. Die Wasserhaushaltsgleichung kann daher nicht für die Verdunstung gelöst werden.

(4)    Wächst Weidland durch Grünerlen zu, hat das grosse, ökologische Konsequenzen, vor allem durch das Verfügbar-Werden von grossen Stickstoffmengen durch die N2-Fixierung der Erlen: Bodenveränderungen, Abnahme der pflanzliche Diversität. Nebst dem Bodenwasser, werden auch Fliessgewässer mit Nitrat angereichert und die üppige Krautschicht unter den Erlen verhindert das Aufkommen von Waldbäumen.

(5)    Auf Ebene des gesamten Einzugsgebietes der Reuss (Abflussstation Andermatt) wurde der natürliche Abfluss für die Jahre 1910-2005 rekonstruiert (rund 31% werden in andere Einzugsgebiete abgeleitet): der Gesamtabfluss nahm seit den letzten 4 Jahrzehnten vor allem in den Sommermonaten ab. Weder die Gletscherdynamik, noch die Veränderungen im Niederschlag, noch die klimatische Erwärmung konnten die Abnahme des Gesamtabflusses eindeutig erklären. Vermutlich wirken hier die verschiedenen Einflussfaktoren zusammen und eine Erhöhung der Verdunstung würde diese Signale (Abflussabnahme im Sommer) allenfalls noch verstärken (nicht differenzierbar in den verwendeten Wasserhaushalts-Rechenmodel-len). Diese Berechnungen verdeutlichten, dass der jährliche Gesamtabfluss im Testgebiet (191 km2) vor allem durch hohe Niederschläge und Schneeschmelze geprägt ist.

(6) Die Annahme einer 10% Abnahme im Abfluss aufgrund erhöhter Verdunstung während den Sommermonaten stellt einen Referenzwert dar, mit welchem die Kosten der veränderten Landnutzung in Hinsicht auf den hydroelektrischen Verlust abgeschätzt werden können. Würden diese Kosten an die Landwirte als eine Art Subvention ausgezahlt, ist es dennoch unwahrscheinlich, dass die Veränderungen in der Landbedeckung gestoppt oder rückgängig gemacht werden können, wie die Wechselwirkungen im ökonomischen Modell aufzeigen. Das bedeutet auch, dass nur konkrete Massnahmen und Aktivitäten in der Landschaftspflege das noch offene, Jahrhunderte alte Kulturland vor der weiteren Verbuschung bewahren können. Die Förderung von Engadinerschafen, welche die Grünerlen schälen und so zum Absterben bringen, stellt eine effiziente und sehr einfache Massnahme dar.