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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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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.
ATM
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13
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000-2.0
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
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1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
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
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).
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
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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.
Internationale Einbettung
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
−2.5
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
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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
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).
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
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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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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.
28 Stationen des Swiss National Basic Climatolo-
gical Network NBCN. 2 Stationen gehören zum
GCOS Surface Network GSN (rot) und 7 zum Regio-
nal Basic Climatological Network (rot + blau).
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
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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
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).
0.8
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Jahre über dem Durchschnitt 1961–1990
Jahre unter dem Durchschnitt 1961–1990
20-jähriges gewichtetes Mittel (Gauss Tiefpassfilter)
1965 1975 1980 1985 1995 2005
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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
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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.
28 Stationen des Swiss National Basic Climatolo-
gical Network NBCN. 2 Stationen gehören zum
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).
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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-
Internationale Einbettung
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
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 me-
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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
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).
atm
osp
hä
ris
ch
e b
eob
ac
htu
ng
en
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
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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
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n [n
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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
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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.
Internationale Einbettung
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]
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5 10 20 50 100 0.
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VMR [ppm]
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Luftdruck [hPa]
Höhe [km]
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165 60 53 48 42 36 31
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VMR [ppm]Luftdruck [hPa]
Höhe [km]
0.2
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165 60 53 48 42 36 31
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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
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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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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
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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
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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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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.
Internationale Einbettung
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
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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
StadtLandVoralpen/JuraHochgebirge
Ozo
nkon
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n[µ
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1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
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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).
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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.
Internationale Einbettung
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
Jan96 Jan98 Jan00 Jan02 Jan04 Jan06
10−5
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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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10−6Stre
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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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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).
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
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Pollen2.13Pollenfreisetzung und Pollenflug werden von den meteorolo- gischen 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
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 me-
teorologische 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 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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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
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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.
Internationale Einbettung
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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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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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).
41
1940 1960 1980
Seeh
öhe
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M.]
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21
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).
§
42
1940 1960 1980
Seeh
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[mü.
M.]
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1900 1920 2000
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CH
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EN
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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.
Internationale Einbettung
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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Abfl
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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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Maximum der Monatsmittel 1959–2004Minimum der Monatsmittel 1959–2004
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EN
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.
Internationale Einbettung
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
45
http://www.bafu.admin.ch/hydrologie/index.html
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
TER
RES
TRIS
cH
E B
EoB
Ac
HTU
NG
EN
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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
Saue
rsto
ff -
18 [
‰]
- 7
- 8
- 9
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-14
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-16
Grimsel, Hospiz
Guttannen
Meiringen
Bern
Locarno
ter
res
tris
ch
e B
eoB
ac
htu
ng
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
http://www.bafu.admin.ch/hydrologie/index.html
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
Internationale Einbettung
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
Saue
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Grimsel, Hospiz
Guttannen
Meiringen
Bern
Locarno
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
tris
ch
e B
eoB
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.
Internationale Einbettung
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.
Internationale Einbettung
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
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
1990
1995
2000
2005
1987
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1991
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1993
1994
1996
1997
1998
1999
2001
2002
2003
2004
2006
Jahr
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
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1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
Tem
pera
tur
[°C
]
-3.0
-2.5
-2.0
- 1.5
- 1.0
-0.5
0.0
Schafberg (9.2m)
Schilthorn (10.0m)
Muragl (9.6m)
Gentianes (9.6m)
M. Barba Peider (10.0m)
Murtèl (11.5m)
TER
RES
TRIS
CH
E B
EOB
AC
HTU
NG
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.
Internationale Einbettung
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
1990
1995
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2005
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Jahr
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1989
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[°C
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-2.0
- 1.5
- 1.0
-0.5
0.0
Schafberg (9.2m)
Schilthorn (10.0m)
Muragl (9.6m)
Gentianes (9.6m)
M. Barba Peider (10.0m)
Murtèl (11.5m)
CO
2 [G
g]
16 000
12 000
8 000
4 000
0
-4 000
-8 000
-12 000
-16 0001990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
-16'000-14'000-12'000-10'000
-8'000-6'000-4'000-2'000
02'0004'0006'0008'000
10'00012'00014'00016'000
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
Zunahme der lebendigen Biomasse im WaldLandnutzungsänderungen und Böde
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
60
CO
2 [G
g]
16 000
12 000
8 000
4 000
0
-4 000
-8 000
-12 000
-16 0001990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
-16'000-14'000-12'000-10'000
-8'000-6'000-4'000-2'000
02'0004'0006'0008'000
10'00012'00014'00016'000
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
Zunahme der lebendigen Biomasse im WaldLandnutzungsänderungen und Böde
TER
RES
TRIS
CH
E B
EOB
AC
HTU
NG
EN
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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
61
-800
-600
-400
-200
0
200
Mat
rixpo
tent
ial[
hPa]
0
200
Jan97 Jan98 Jan99 Jan00 Jan01 Jan02 Jan05 Jan06 Jan07
Tiefe 30cmTiefe 100cm
-200
-400
-600
-800Jan03 Jan04
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.
§
62
-800
-600
-400
-200
0
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Mat
rixpo
tent
ial[
hPa]
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Tiefe 30cmTiefe 100cm
-200
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-600
-800Jan03 Jan04
TER
RES
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CH
E B
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AC
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NG
EN
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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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).
63
0
20
40
60
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140
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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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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.
Internationale Einbettung
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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.
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
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.
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§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.
Lange Reihen und ihre Bedeutung
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
Internationale Einbettung
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,
Zuständigkeit
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HamToDaHo g Mean
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BSRN4.2Das Baseline Surface Radiation Network (BSRN) gilt als das glo- bale 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
Ny Alesund, Spitsbergen Barrow, Alaska, USA
Boulder, USA Payerne, Schweiz
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71
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
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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
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Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen
Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 30 (27 in 2005) Gletschern
Mittelwert von 9 Gebirgsregionen-10'000
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Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen
Zeit (Jahre)
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Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen
Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 30 (27 in 2005) Gletschern
Mittelwert von 9 Gebirgsregionen
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Zeit (Jahre)
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Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen
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Mittelwert von 9 Gebirgsregionen-10'000
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Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen
Zeit (Jahre)
1980 1985 1990 1995 2000 2005-10000
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Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 9 Gebirgsregionen
Mittelwert von 30 (27 in 2005) GletschernMittelwert von 30 (27 in 2005) Gletschern
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
Rn
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AlE
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
srei
hen
iM
Au
slA
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
ng
en u
nd
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
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TOR
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ND
REV
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REF
EREN
ZEN
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90
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
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