Wie Permafrost die Zugspitze stabilisiert und destabilisiert

In den Alpen und anderen Gebirgsregionen häufen sich Ereignisse, bei denen ganze Felswände in Bewegung geraten. Im Mai 2025 verschüttete ein Bergsturz Teile des Schweizer Dorfs Blatten. Im August 2026 löste ein Gletscher- und Bergsturz in Nepal eine schwere Sturzflut aus. Und am 22. September 2026 brachen an der Nordseite der 2.962 Meter hohen Zugspitze rund 14.000 Kubikmeter Gestein ab.

Florian Amann, Geologe und Professor an der RWTH Aachen, untersucht den Zusammenhang zwischen Erderwärmung, Permafrost und Bergbewegungen. Die Frage klingt zunächst schlicht: Wird ein Berg instabiler, wenn sein dauerhaft gefrorener Untergrund auftaut? Die Antwort ist, wie so oft im Gebirge, deutlich komplizierter.

Ein Radar beobachtet den Berg beim „Atmen“

Auf der Zugspitze wurde im August eine Messstation eingerichtet. Ein bodengestütztes Radargerät steht an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus und richtet sich auf den rund einen Kilometer entfernten Schneefernerkopf, einen Nebengipfel der Zugspitze. Das Gerät erfasst hochpräzise Verformungen – ganzjährig, rund um die Uhr und bei allen Wetterbedingungen.

Gestein dehnt sich bei steigenden Temperaturen aus und zieht sich bei sinkenden Temperaturen wieder zusammen. Auch Wasser, das in den Fels eindringt, kann Bewegungen und Verformungen auslösen. Meist geht es dabei nur um wenige Millimeter. In der Forschung heißt das trotzdem anschaulich: das „Atmen eines Berges“.

Das Projekt soll auseinanderhalten, welche Bewegungen durch Temperaturveränderungen entstehen, welche durch Wasser verursacht werden und welcher Anteil dauerhaft, also irreversibel, bestehen bleibt. Die Zugspitze eignet sich dafür, weil dort bereits weitere Projekte laufen – unter anderem zur Messung der Temperaturen im Berg und zur Entwicklung des Permafrosts.

Der Schneefernerkopf gilt, anders als früher untersuchte Schweizer Berge, als tiefgründig stabil. Er liegt noch vollständig im Permafrost, und im Gestein gibt es kaum frei verfügbares Wasser. Die gemessenen Verformungen werden deshalb vor allem durch thermische Effekte beeinflusst. Der Felssturz mit rund 14.000 Kubikmetern Gestein wird geologisch als relativ kleines, oberflächennahes Ereignis eingeordnet. Im Mittelpunkt stehen die Prozesse in den tieferen Permafrostbereichen des Berginneren.

Der Felssturz an der Zugspitze

Der Abbruch ereignete sich in unzugänglichem Gelände an der Tiroler Nordwand. Er setzte sich über den gesamten 22. September hinweg fort und ließ eine weithin sichtbare Staubwolke entstehen. Der Lehrstuhl für Hangbewegungen der Technischen Universität München, kurz TUM, untersuchte das Ereignis mit seismischen Daten und Drohnenaufnahmen.

Nach einem weiteren Drohnenflug konnten die Forscher das Ausmaß genauer bestimmen: Das Felssturzvolumen lag bei etwa 13.800 Kubikmetern. Die Ausbruchsnische ist rund 100 Meter hoch und 40 Meter breit. Die Abbruchfläche misst etwa 4.000 Quadratmeter, ist rund 80 Grad steil und liegt ungefähr 2.800 Meter über dem Meeresspiegel – im lokalen Randbereich des Permafrosts im Zugspitzmassiv.

Im Permafrost kann Eis in Gesteinsrissen und -spalten gefrieren. Taut es auf, kann das die Stabilität des Felsens beeinträchtigen. Messungen im wenige hundert Meter entfernten Kammstollen auf ähnlicher Höhe ergaben derzeit eine Felstemperatur von minus 0,7 Grad Celsius. TUM-Professor Michael Krautblatter erklärt, dass die Wärme der sommerlichen Hitzewelle erst verzögert mehrere Meter tiefe Gesteinsschichten erreicht.

Direkt an der Abbruchstelle fanden die Forscher Eis in den Abrissbereichen. Infrarotaufnahmen zeigten außerdem, dass die Abbruchnische sehr kühl ist. Die Temperaturdaten werden noch genauer ausgewertet. Nach derzeitigem Stand ordnen die Forscher das Ereignis einem Felssturz im Permafrostbereich zu.

Ein Laserscanner soll zeitnah eingerichtet werden. Er soll die rund vier Kilometer breite Nordwand der Zugspitze überwachen und frühzeitig vor weiteren Felsstürzen warnen. Zusätzlich werden weitere seismische Messungen, Drohnenaufnahmen und Temperaturdaten ausgewertet, damit sich die Entwicklung des betroffenen Bereichs besser einschätzen lässt.

Die Radarmessungen am Schneefernerkopf selbst sind allerdings kein Frühwarnsystem für Felsstürze. Sie dienen der Grundlagenforschung. Die TUM misst, wie sich der Permafrost auf der Zugspitze verändert; Amanns Team untersucht, wie der Berg darauf reagiert.

Auftauen kann stabilisieren – und destabilisieren

Eine oberflächennahe Permafrostschicht taut jedes Jahr auf. Steigen die Temperaturen, reicht dieser Auftauvorgang in größere Tiefen. Oberflächennaher Steinschlag und kleinere Felsstürze können die Folge sein. In tieferen Gesteinsschichten wurden bei Schweizer Forschungsprojekten jedoch gegenläufige Effekte beobachtet.

Die stärksten Beschleunigungen traten dort auf, wenn die Temperaturen längere Zeit unter null Grad lagen. Die Lufttemperatur erreicht das Berginnere zeitverzögert: Im Sommer kann dort noch der Winterfrost ankommen, während es an der Oberfläche am wärmsten ist. Bei kalten Außentemperaturen kann das Innere des Berges dagegen noch relativ warm sein.

Wie stark sich solche Veränderungen auswirken, zeigt der 2.794 Meter hohe Kärpf im Schweizer Kanton Glarus. Amann und sein Team untersuchten den Berg 15 Jahre lang. In dieser Zeit verschwand der Permafrostbereich nahezu vollständig – gleichzeitig halbierte sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Berges. Ohne Permafrost war der Kärpf am Ende stabiler als während seiner Permafrostphase. Klingt zunächst paradox, ist aber genau der Grund, warum einzelne Messreihen so wichtig sind.

Amann erforscht thermische, hydraulische und mechanische Wechselwirkungen, um die Folgen der Erderwärmung für Berge zu verstehen. Bei einem Felssturz ist dabei nicht nur die aktuelle Temperatur entscheidend, sondern auch, was sich über lange Zeit in den Klüften und Spalten aufgebaut hat.

Ein Prozess über Jahrtausende

Ein Felssturz ist der Endpunkt eines teilweise Jahrtausende dauernden Prozesses, in dem sich eine Felswand langsam destabilisiert. Permafrost kann dabei schützen: Er kann den Kollaps instabiler Felspartien verhindern, die Tiefenreichweite von Frostwechseln begrenzen und das Eindringen von Wasser in den Fels erschweren.

Gleichzeitig kann Permafrost Instabilitäten überhaupt mit vorbereiten. Kryostatischer Druck entsteht durch Eissegregation. Permafrosteis verhindert den Wasserabfluss in Klüften. Beim Wiedergefrieren kann sich eine geschlossene Gefrierfront um das Wasser bilden, was Frostsprengung fördert. Eis in Spalten dehnt sich bei thermomechanischen Prozessen stärker aus als der Fels und verstärkt dadurch die Zerklüftung.

Permafrost fördert also die Bildung von Rissen und Instabilitäten, verhindert zunächst aber größere Massenbewegungen. Erwärmt er sich oder verschwindet er, können die zuvor entstandenen Instabilitäten aktiv werden. Daten der SLF-Felssturzdatenbank zeigen eine Häufung von Felsstürzen zu jenem Zeitpunkt, an dem die Felstemperaturen im Jahresverlauf am höchsten sind. Außerdem ist die Felssturzaktivität in Höhenbereichen mit warmem Permafrost erhöht.

Der Klimawandel bringt höhere Durchschnittstemperaturen, häufigere extreme Hitzeereignisse und mehr Starkniederschläge im Hochgebirge. In der Dokumentation des Schweizerischen Lawinenforschungsinstituts ist unter anderem eine Felssturzablagerung am Piz Kesch im Albulagebiet des Kantons Graubünden abgebildet. Eine Abbildung stellt die Felssturzaktivität in den Alpen nach Volumen, Höhenlage und Jahreszeit dar.

Das Abschmelzen der Gletscher bezeichnet Amann als besonders traurig. Einen Gletscher, den er früher besucht hatte, konnte er bei einem Urlaub mit seinen Kindern nicht mehr wiederfinden. Nach einem zweistündigen Fußmarsch waren nur noch Reste sichtbar. Für Bergbesucher seien die Veränderungen innerhalb der vergangenen 20 Jahre deutlich erkennbar.

Die Forschung soll deshalb nicht bloß dokumentieren, was verschwindet oder sich verschiebt. Sie soll Grundlagen liefern, um mögliche Entwicklungen einzuschätzen und Menschen in betroffenen Bergregionen zu unterstützen – während oben an der Nord