ROCKING ALPS - Steinschlag und Felsverwitterung in den östlichen Alpen

Der Prozess der Felsverwitterung und der damit verbundenen Steinschlagentstehung, insbesondere die Entstehung von Sprengdruck beim Gefrieren, ist noch immer nicht gänzlich verstanden. Ein Schlüssel zum Verständnis des Prozesses liegt in der Erfassung von Feuchteverteilung und Feuchtebewegungen während des Frosteintritts. Diesbezügliche Daten von natürlichen Felswänden sind jedoch, wenn überhaupt vorhanden, extrem lückenhaft. Die vom Antragsteller etablierten Methoden der kleinräumigen 2D-Geoelektrik erlauben eine räumlich wie zeitlich hoch aufgelöste Beobachtung von Feuchteverteilungen im Gestein. Ein systematisches Monitoring während täglicher und jährlicher Frostwechsel ist geeignet, den Wissensstand zur Frostverwitterung und den dabei ablaufenden Prozessen entscheidend zu erweitern. Zu diesem Zweck soll in den Nördlichen Ostalpen (Gesäuse, Dachstein, Kitzsteinhorn) ein halbautomatisches Monitoring durchgeführt werden, bestehend aus fest installierten 2D-Geoelektrik-Apparaturen mit Messprofilen in Nord- und Südexposition. Begleitend registriert werden die Felstemperaturen, die Gesteinsfeuchte, die zeitlich hoch aufgelösten elektrischen Leitfähigkeiten sowie der Porenwasserdruck in verschiedenen Felstiefen. Während die Messungen im Gesäuse in Talnähe (und damit in der Nähe von potenziell gefährdeten Infrastruktureinrichtungen) stattfinden, erfolgt das Messprogramm am Dachstein und Kitzsteinhorn in hochalpinem Gelände, womit auch die Auswirkung von Permafrost und Permafrostdegradation auf die Verwitterung einbezogen wird. Die Messungen werden durch Feuchte-Simulationsrechnungen mit dem Programm WUFI komplettiert, die einen Methodenabgleich und eine Übertragung der Ergebnisse in andere Felspositionen ermöglichen. Als Outputgröße der Frostverwitterung wird im Umfeld der Messinstrumente der Steinschlag mittels Fangnetzen und terrestrischem Laserscanning (TLS) an Testflächen gemessen. Dies ermöglicht eine Zuordnung der beobachteten Frostereignisse hinsichtlich ihrer Verwitterungswirksamkeit. Die Ergebnisse werden mit Infrarotaufnahmen verglichen, um die räumliche Verteilung der Abwitterung mit mikroklimatischen Bedingungen in Beziehung setzen zu können. Die Ergebnisse sollen zu einem deutlich verbesserten Verständnis der Verwitterungsprozesse an Felswänden beitragen. Dies ermöglicht eine räumliche Modellierung und die Ausweisung gefährdeter Bereiche, sowie eine Prognose von Zeiten erhöhter Steinschlaghäufigkeit.

Der Prozess der Frostverwitterung und der damit verbundenen Steinschlagentstehung, insbesondere die Entstehung von Sprengdruck beim Gefrieren, ist noch immer nicht gänzlich verstanden. Ein Schlüssel zum Verständnis des Prozesses liegt in der Erfassung von Feuchteverteilung und Feuchtebewegungen während des Frosteintritts. Diesbezügliche Daten von natürlichen Felswänden sind jedoch, wenn überhaupt vorhanden, extrem lückenhaft. Zu diesem Zweck wurde an zwei Untersuchungsstandorte in den Nördlichen Kalkalpen (im Nationalpark Gesäuse auf 800 m, am Dachstein auf 2600 m) ein automatisches Felsfeuchte-Monitoring durchgeführt. Beide Untersuchungsgebiete sind geprägt von steilen, schroffen Felswänden, hauptsächlich aufgebaut aus Dolomit (Gesäuse) und Dachsteinkalk. Auf Grund der sehr unterschiedlichen Höhenlagen und damit verbunden Klimaunterschiede wurden am Dachstein auch die Auswirkungen von Permafrost und Permafrostdegradation auf die Verwitterung miteinbezogen.Es wurden in nord- und südexponierten Felswänden verschiedene Sensoren im Fels installiert. Zum Einsatz kamen Widerstands- und Wärmekapazitätssensoren, mit denen die Gesteinsfeuchte und ihre Schwankungen gemessen werden konnten. Ergänzt wurden diese 1D-Messungen mit einem 2D-geoelektrischen Monitoring, das die Visualisierung von Schnittbildern durch den Fels bis in eine Tiefe von einigen Dezimetern ermöglichte. Bei Eisbildungen im Gestein konnte ein starker Widerstandsanstieg beobachtet werden. Gleichzeitiger Widerstandsabfall in der Umgebung der Eisbildungen belegt jedoch, dass flüssiges Porenwasser zu diesen Eisbildungen strömt oder von dort verdrängt wird. Dies führt zu hydrostatischem Druck bzw. zum Wachstum von Eislinsen. Beides kann zu Risserweiterung und in weiterer Folge zu Steinschlag führen. Der Zusammenhang zwischen Frostereignissen und Steinschlag wurde mithilfe von wiederholten terrestrischen Laserscans (TLS) und mittels Fangnetzen untersucht.Die Beobachtung von Feuchtebewegungen in natürlichem Fels ist in dieser Form eine wissenschaftliche Neuerung. Die gewonnen Ergebnisse dienen dem Verständnis von Verwitterungsprozessen. In Zukunft soll die Anwendbarkeit für die räumliche Modellierung der Steinschlaggefahr sowie für die Entwicklung von Frühwarnsystemen geprüft werden.