Geosciences ACTUEL 4/2010 - Naturwissenschaften Schweiz

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Geosciences ACTUEL 4/2010 - Naturwissenschaften Schweiz
Geosciences
ACTUEL   4/2010
Geosciences ACTUEL 4/2010 - Naturwissenschaften Schweiz
Titelbilder:
    Gross: Allosaurus fragilis im Hauptbahnhof Zürich | Klein: Dünnschliff eines metapelitischen Gesteins mit
    Biotit, Hellglimmer und Chlorit unter dem Mikroskop mit gekreuzten Polarisatoren (Bilder: Pierre Dèzes)

    Images de couverture:
    Grande image: Allosaurus fragilis dans la gare de Zurich | Petite image: Lame mince d'une roche métapéli-
    tique à biotite, chlorite et micas blancs sous le microscope en lumière polarisée (Photos: Pierre Dèzes)

    IMPRESSUM

    Herausgeber:
    Platform Geosciences, Swiss Academy of Sciences (SCNAT)

    Redaktion | Rédaction:
    Bianca Guggenheim (bg), Platform Geosciences
    Pierre Dèzes (pd), Platform Geosciences

    Redaktionskomitee | Comité de rédaction:
    Alex Blass (ab), AF-Colenco AG, Baden-Dättwil
    Saskia Bourgeois (sb), Meteotest, Bern
    Danielle Decrouez (dd), Muséum d'histoire naturelle, Genève
    Elisabeth Graf Pannatier (egp), WSL, Birmensdorf
    Silvia Stieger (ss), Pöyry Infra AG, Zürich, Abgeordnete CHGEOL Vorstand
    Christian Meister (chm), Muséum d'histoire naturelle, Genève
    Edith Oosenbrug (eo), Bundesamt für Umwelt BAFU, Bern
    Marcel Pfiffner (mp), Landesgeologie, Bundesamt für Landestopographie swisstopo, Wabern

    Beiträge | Contributions:
    Die nächsten Redaktionsschlüsse: 31. März 2011, 30. Juni 2011, 30. September 2011.
    Die Autoren sind für den Inhalt ihrer Beiträge verantwortlich.
    Prochains délais rédactionnels: 31 mars 2011, 30 juin 2011, 30 septembre 2011.
    Les auteurs sont responsables du contenu de leur article.

    Abonnement:
    CHF 20.– pro Jahr für 4 Ausgaben | par année pour 4 éditions

    Redaktionsadresse | Adresse de la rédaction:
    Geosciences ACTUEL, ETH Zentrum NO F 45, 8092 Zürich, Tel. 044 632 65 38
    redaktion@geosciences.scnat.ch www.geosciences.scnat.ch

    Layout | Mise en page: Bianca Guggenheim

    Druck | Impression:
    Umschlag: Albrecht Druck und Satz, Obergerlafingen, Inhalt: Reprozentrale ETH Zürich
    Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier, mit finanzieller Unterstützung der ETH Zürich

    Auflage | Tirage: 940 Ex.

    ISSN 1662-2480

2
Inhalt      Contenu

     4      Editorial

     5      Aus der Forschung | Nouvelles de la recherche
            ‚‚ Réchauffement en montagne
            ‚‚ Warum Schnee fast nie alt ist – die Metamorphose wird neu verstanden

         10 Forschung und Praxis | Recherche et applications
            ‚‚ Pandora-Büchsen für die Ewigkeit?
               Des boîtes de pandore pour l'éternité?
            ‚‚ Ein numerischer Werkzeugkasten für die Reliefanalyse
            ‚‚ Beobachten und lernen – und die Umwelt besser verstehen

         23 Aus der Praxis | Nouvelles des practiciens
            ‚‚ Strom aus Geothermie – wer löst die Handbremse?
            ‚‚ «Die Schäden können um 20 Prozent verringert werden» –
               Interview mit Josef Hess, Geschäftsführer LAINAT

         30 Blick in den Berufsalltag | Le métier au quotidien»
            ‚‚ «Ich träume davon, mein Wissen in einem Gerichtsfall anzuwenden»
               «Je rêve d'appliquer mon savoir dans une enquête judiciaire»

         33 Dies und das | Communications diverses
            ‚‚ 100 Jahre «Schweizer Weltatlas»
            ‚‚ www.bodenreise.ch – unterirdisch unterwegs

         35 Veranstaltungen | Calendrier
            ‚‚ SwissSed − Meeting of the Swiss Sedimentologists
            ‚‚ River Corridor Restoration Conference 2011
            ‚‚ 10th International NCCR Climate Summer School
            ‚‚ Kolloquien des Bundesamtes für Landestopografie

         37 Ausstellungen | Expositions
            ‚‚ Eisblumen − Verborgene Wunder im winterlichen Mikrokosmos
            ‚‚ Kristallhöhlen − Faszinierende Einblicke in die Schatzkammern der Erde
            ‚‚ Supervolcan

         40 Neuerscheinungen | Nouvelles publications
            ‚‚ Gletscher der Alpen
            ‚‚ Shear Band Propagation in Soils and Dynamics of Tsunamigenic Landslides
            ‚‚ Zustand der Landschaft in der Schweiz

         43 Gesellschaften und Kommissionen der «Platform Geosciences» |
            Commissions et sociétés de la « Platform Geosciences »

                                                                                         3
Editorial

               Liebe Leserinnen, liebe Leser                  Chères lectrices, chers lecteurs
               Vor vier Jahren wurde ich von den Dele-        Cela fait maintenant quatre ans que les
               gierten der damals neugegründeten «Plat-       délégués de la «Platform Geosciences»
               form Geosciences» zum ersten Präsidenten       nouvellement constituée m’ont élus pré-
               gewählt. Mit der Neustrukturierung der         sident. La réforme de l’Académie a permis
               Akademie konnten wir als Geowissen-            aux géosciences de se retrouver au sein
               schaftler, nun in der Plattform vereint, als   d’une même plate-forme et ainsi de pré-
               Gemeinschaft stärker gegen aussen auftre-      senter un front uni vers l’extérieur. En
               ten. Als Erdsystem-Forschende wissen wir,      tant qu’investigateurs du système Terre,
               dass traditionelle Fachgrenzen bei wich-       nous savons tous que nous devons dépas-
               tigen Fragen überschritten werden müs-         ser les frontières entre les disciplines afin
               sen, dass aktuelle Fragestellungen zur Zu-     de répondre aux questions d’actualité sur
               kunft des Klimas, zu Rohstoffreserven, zur     le climat, sur l’approvisionnement en res-
               Landnutzung und auch bezüglich neuem           sources naturelles ou encore sur l’utilisa-
               Schulmaterial das breite Expertenwissen        tion du sol.
               aus verschiedenen geowissenschaftlichen        L’expérience a montré que nous arrivons
               Bereichen benötigen.                           aux limites de ce que l’on peut attendre
               Die Arbeit hat uns gezeigt, dass manche an     du travail de milice. L’Académie a besoin
               die Grenzen des Milizengagements stossen.      d’un staff professionnel pour réaliser les
               Die Akademie braucht professionelle Un-        buts ambitieux qu’elle s’est fixée. Avec
               terstützung, wenn sie die hoch gesteckten      Pierre Dèzes, notre plateforme est dotée
               Ziele erreichen will. Mit Pierre Dèzes hat     d’un secrétaire exécutif qui m’a énor-
               unsere Plattform einen Geschäftsleiter, der    mément soulagé le travail. Lorsque les
               mir die Arbeit unendlich erleichtert hat.      chercheurs sont prêts à s’engager béné-
               Wenn Forschende neben der immer tempo-         volement pour l’Académie, cette activité
               reicheren Berufstätigkeit Zeit für Aufgaben    devrait être valorisée par leur employeur.
               in der Akademie finden, so sollte das von      Le problème du manque de temps n’est
               Arbeitgebern gewürdigt werden. Die Zeit-       cependant pas nouveau: Dans la préface
               problematik ist jedoch nicht neu: Schon Al-    de «Geologie der Schweiz» Albert Heim
               bert Heim hat 1919 in seinem lesenswerten      évoqua déjà en 1919 la surcharge de tra-
               Vorwort zur «Geologie der Schweiz» die         vail dans les hautes écoles. Cependant si
               Pflicht-Überbürdung an den Hochschulen         nous nous prenons le temps de dialoguer
               erwähnt. Wenn wir uns die Zeit nehmen,         avec des personnes hors de notre spécia-
               merken wir, wie der Dialog mit anderen,        lisation, nous remarquons à quel point
               ausserhalb der eigenen Forschungskanäle        cela nous enrichit.
               tätigen Personen, uns bereichert.
                                                              Après ces quatre années, je passe main-
               Nach vier Jahren gebe ich nun das Präsi-       tenant la présidence à Bruno Schädler.
               dentenamt auf 2011 an Bruno Schädler           Avec ma nomination comme nouveau
               weiter. Ich werde als neu gewähltes Mit-       membre du comité directeur de SCNAT,
               glied des Vorstands der SCNAT weiterhin        je resterai néanmoins proche de la «Plat-
               mit der «Platform Geosciences» verbunden       form Geosciences» à laquelle je souhaite
Editorial

               bleiben. Auf eine farbige Zukunft der «Plat-   d’hors et déjà un avenir plein de couleurs.
               form Geosciences»!

  4            Helmut Weissert                                Helmut Weissert
aus der Forschung | nouvelles de la Recherche

                                               Réchauffement en montagne
                   Une équipe de chercheurs du laboratoire ECOS de l’Ecole Polytechnique
                Fédérale de Lausanne et de l’Institut Fédéral de Recherches sur la forêt, la
               neige et le paysage (WSL) s’intéresse à l’impact du changement climatique
             sur le sol et les interactions entre plantes et microorganismes dans les écosy-
                                        stèmes caractéristiques des montagnes jurassiennes.

                              Thomas Spiegelberger, Konstantin gavazov und Alexandre Buttler

Le pâturage boisé, écosystème embléma-                      table. Et finalement, ce paysage hospita-
tique du Jura, nous rend régulièrement                      lier permet de nombreuses activités de
de multiples biens et services. Les forêts                  loisirs à proximité des grands centres ur-
stockent beaucoup de carbone dans la                        bains. Le changement climatique consti-
biomasse, ce qui contribue à l’équilibre                    tue une menace pour ces milieux fragiles
climatique, et nous fournissent du bois.                    et pour son utilisation par l’homme.
La végétation très diversifiée des prairies                 L’augmentation de la température de l’air
fixe le sol et réduit le risque de glissement               et la réduction des précipitations estivales
de terrain et d’érosion. Elle est le support                pourraient notamment influencer la dis-
de l’agriculture de montagne. La capacité                   tribution des espèces végétales, dont celle
filtrante du sol rend l’eau des sources po-                 des arbres, le fonctionnement des sols, et

                                                                                                                       aus der forschung | nouvelles de la recherche

Site expérimentale au Col du Marchairuz: La bacs avec les monolithes de terre des habitats forestiers et pâturages
boisés sont ombragés pour une toile laissant passé uniquement une partie de la lumière. (Photo : Konstatin Gavazov).          5
en conséquence bouleverser l’équilibre         miques. Ces dernières années, une radica-
                                                de ces écosystèmes. On peut donc se poser      lisation est visible dans le paysage juras-
                                                la question de la durabilité des pâturages     sien : intensification agricole et coupe du
                                                boisés du Jura et de leur exploitation tra-    bois dans les endroits les plus productifs
                                                ditionnelle en estivage. Ce paysage a-t-il     et d’accès facile, abandon graduel dans
                                                encore un avenir ?                             les zones moins favorables. Le résultat est
                                                                                               une dynamique dichotomique du pay-
                                                Transplantation d’altitude vers la plaine      sage vers des milieux soit entièrement
                                                Différentes techniques existent pour si-       ouverts, soit en voie de fermeture. En
                                                muler expérimentalement le réchauffe-          conséquence, nous avons choisi d’étudier
                                                ment climatique: mini-serres, réchauffe-       trois habitats herbacés représentatifs de
                                                ment de parcelles par lampes infrarouges       trois types d’utilisations par le bétail : la
                                                et transplantation le long d’un gradient       forêt parcourue, le pâturage boisé et le
                                                d’altitude. Dans le cadre du projet Mount-     pâturage ouvert.
                                                land      (www.cces.ethz.ch/projects/sulu/
                                                MOUNTLAND), financé en partie par le           Le lien entre les changements de la
                                                Competence Center Environment and              végétation et du sol
                                                Sustainability du domaine des EPFs, nous       Le climat dans chaque site de transplan-
                                                avons opté pour une expérience de trans-       tation est enregistré en continu, de même
                                                plantation de blocs de sols avec leur vé-      que la température et l’humidité du sol
                                                gétation. Prélevés dans le site donneur du     dans les bacs. Outre les changements qua-
                                                Marchairuz à 1450 mètres, les sols ont été     litatifs et quantitatifs dans la végétation et
                                                transplantés à trois altitudes inférieures     la capacité de germination et de dévelop-
                                                de manière à simuler l’augmentation de         pement des plantules d’épicéa et de hêtre,
                                                la température de l’air prévue par les scé-    ce sont les interactions avec le sol et ses
                                                narios climatiques pour le Jura: de plus       changements de propriétés, notamment
                                                deux degrés à plus cinq degrés.                l’activité biologique et les conséquences
                                                Plus de 700 blocs de terre ont été extraits    sur la décomposition de la litière, sur la
                                                dans trois habitats représentatifs du Jura     fertilité et sur le devenir du carbone fixé,
                                                à l’aide d’une tarière et ensuite assem-       qui sont en point de mire.
                                                blés dans des cuves lysimétriques d’une
aus der forschung | nouvelles de la recherche

                                                contenance de 144 litres. Ces bacs ont         L’enjeu du stockage de carbone
                                                ensuite été transportés vers 1) un site de     dans le sol
                                                contrôle à même altitude (Marchairuz à         Une des fonctions importantes des sols
                                                1450 mètres), 2) un site à 1000 mètres (St.-   est leur capacité à stocker le carbone. Ce
                                                Georges), 3) un site à 600 mètres (Arbore-     phénomène est bien connu dans les sols
                                                tum national d’Aubonne) et 4) un site de       organiques des milieux humides, mais il
                                                plaine à 400 mètres (Bois-Chamblard près       apparaît que dans le cas des sols terrestres
                                                de Buchillon).                                 et en particulier ceux des prairies et pâ-
                                                                                               turages de montagne, cette capacité est
                                                Un gradient d’intensité d’exploitation         plus importante qu’on ne le pensait. Une
                                                En plus du changement climatique, les          fois séquestré dans le compartiment sou-
                                                pâturages boisés sont soumis à des chan-       terrain, ce carbone ne contribue plus aux
                                                gements de gestion, liés notamment à           gaz à effet de serre qui sont responsables
                                                la difficulté de l’exploitation en mon-        du réchauffement planétaire.
           6                                    tagne et aux contraintes légales et écono-     A intervalles réguliers pendant toute l’an-
née, les chercheurs de l’EPFL suivent la
dynamique du carbone en mesurant les
pertes dans l’atmosphère, par respiration
du sol ou celles dans les eaux de drainage
collectées sous les cuves. La résilience des
milieux dans un contexte de réchauffe-
ment pourrait être différente selon l’ha-
bitat.

Des signes inquiétants après une année
de manipulation expérimentale ?
Les mesures faites pendant la première
année de l’expérience montrent claire-
ment, dans le cas des pâturages ouverts,
qu’une augmentation de la température
jusqu’à quatre degrés Celsius dans les
transplantations à 1000 et 600 mètres,
mène à une perte de matière organique
dissoute dans l’eau jusqu’à deux fois su-
périeure à celle de la situation de contrôle
à 1400 mètres. Cependant, avec une
augmentation de cinq degrés Celsius à
400 mètres, où la sécheresse estivale se
marque plus fortement, la respiration par
les microorganismes du sol et les racines
est plus de deux fois inférieure par rap-
port aux sols de contrôle.
Cette tendance doit être vérifiée à plus
long terme pour tenir compte des varia-
tions interannuelles.
                                               aus der forschung | nouvelles de la recherche

Thomas Spiegelberger, Konstantin
Gavazov & Alexandre Buttler
Laboratoire des Systèmes écologiques
(ECOS)
Ecole Polytechnique Fédérale de
Lausanne (EPFL)
Institut Fédéral de Recherches sur la
forêt, la neige et le paysage (WSL)
thomas.spiegelberger@epfl.fr                          7
Warum Schnee fast nie alt ist –
                                                   die Metamorphose wird neu verstanden
                                                   Manchmal stossen Forschende auf unerwartete Resultate: Man ging seit
                                                   Jahrzehnten davon aus, dass sich kleine Schneekristalle auflösen und an
                                                   grösseren anwachsen. Hoch auflösende Röntgenbilder haben den Prozess der
                                                   Schneemetamorphose nun aber genau durchleuchtet und neue Resultate ans
                                                   Licht gebracht: Fast drei Viertel aller Schneekristalle sind bei Laborversuchen
                                                   innerhalb weniger Tage neu entstanden.

                                                Martin Schneebeli

                                                   «Der Schnee und seine Metamorphose»:          druckes ist wiederum von der Tempera-
                                                   So lautet der Titel des 1939 von den er-      tur und deren Gradient abhängig.
                                                   sten Schneeforschern des Weissfluhjochs
                                                   herausgegebenen Buches. Die Metamor-          Viele neu gewachsene Kristalle
                                                   phose des trockenen Schnees geschieht         Bisher ging man davon aus, dass sich die
                                                   durch Dampftransport: Die Forschenden         kleinen Kristalle selektiv auflösen und
                                                   haben damit etwas festgestellt, das bis       an grösseren anwachsen. Man war davon
                                                   heute gültig ist. Die Metamorphose ist        überzeugt, dass die Metamorphose nicht
                                                   deshalb seit mehr als 50 Jahren bekannt,      zu einer Umkristallisierung führt.
                                                   quantitativ wird sie jedoch noch immer        Die neusten Mikro-CT-Experimente des
                                                   wenig verstanden. Früher war die bild-        WSL-Instituts für Schnee- und Lawinen-
                                                   liche Beschreibung und damit die Er-          forschung SLF haben aber erstaunliche
                                                   fassung das grundlegende Problem: Die         Neuigkeiten ans Licht gebracht: Es hat
                                                   komplexe dreidimensionale Struktur des        sich herausgestellt, dass ein Temperatur-
                                                   sehr porösen Materials liess sich nicht       gradient zu einer vollständigen Umkri-
                                                   darstellen.                                   stallisierung der Eisstruktur führt. Man
                                                                                                 hat festgestellt, dass innerhalb von zwei
aus der forschung | nouvelles de la recherche

                                                   Mikro-CT ermöglicht Prozessdarstellung        bis drei Tagen mehr als 70 Prozent der
                                                   Dies ist jedoch längst Geschichte: Seit       Kristalle neu entstanden sind.
                                                   rund zehn Jahren kann die Struktur mit        In der Natur kann dies wohl auch etwas
                                                   hoch auflösender Röntgen-Tomographie          länger gehen, selten jedoch länger als
                                                   (Mikro-CT) genau abgebildet werden.           ein bis zwei Wochen. In diesem Sinn ist
                                                   Noch wichtiger als die reine Darstellung      Schnee also selten «alt», sondern fast im-
                                                   ist dabei, dass nun Experimente durchge-      mer «neu» – wenn auch kein Neuschnee.
                                                   führt werden können, bei welchen die bei      Auch spielt es keine Rolle, ob die Kristalle
                                                   der Metamorphose ablaufenden Prozesse         gross oder klein sind, denn das ganze Eis-
                                                   direkt sichtbar gemacht werden können.        gerüst wird aufgelöst und neu gebildet.
                                                   Grundlage für die Experimente sind alt
                                                   bekannte Gesetzte: Die Geschwindigkeit        Auswirkungen sind noch unerforscht
                                                   der Schneemetamorphose ist durch den          Was bedeutet diese grosse Struktur-
                                                   Gradienten des Wasserdampfdrucks ge-          Dynamik für die physikalischen Eigen-
           8                                       geben. Der Gradient des Wasserdampf-          schaften des Schnees und für die Umwelt-
forschung? Die Oberfläche des Schnees                           Weshalb und wie sich die Spannung in
ist nicht starr und konstant. Durch den                         der Schneestruktur während der Metamor-
fortschreitenden Umbau bilden sich stets                        phose verändert, ist noch nicht erforscht.
neue Eisflächen. Wie sich dies genau auf                        Die neue Sicht auf die Schneemetamor-
die Schneechemie auswirkt, ist im Mo-                           phose, welche durch das Mikro-CT mög-
ment noch offen. Dass die neusten Er-                           lich geworden ist, eröffnet auf jeden Fall
kenntnisse weit reichende Konsequenzen                          ein neues, spannendes Kapitel im Buch
haben, zeigt folgende Annahme: Unter                            «Der Schnee und seine Metamorphose».
Einfluss von Sonnenlicht wirkt Schnee                           Noch ist auch nicht klar, was diese dy-
als Katalysator für chemische Prozesse,                         namische Metamorphose für die Lawi-
welche in den polaren Eiskappen für die                         nenbildung bedeutet. Die rasche Umbil-
Ozonbildung sehr wichtig sind. Diese Pro-                       dung der Schneestruktur könnte aber ein
zesse werden möglicherweise durch die                           wichtiger Grund für die manchmal sehr
Schneemetamorphose viel stärker beein-                          schnelle Ver- und Entfestigung dünner
flusst, als bisher in den Modellen berück-                      Schichten sein.
sichtigt wurde.

Ein neues Kapitel im alten Buch...
Die ständige Neubildung der Bindungen                           Martin Schneebeli
zwischen den Eiskristallen stellt eine                          WSL-Institut für Schnee- und
grosse Herausforderung für das weitere                          Lawinenforschung SLF
Verständnis der Schneemechanik dar.                             Schneebeli@slf.ch

                                                                                                                            aus der forschung | nouvelles de la recherche

Die Struktur eines Tiefenreifs aus unterschiedlichen Perspektiven: Die Sicht von oben (links) zeigt den «alten» Kristall,
betrachtet man diesen so genannten Schwimmschnee von unten (rechts) so zeigt sich der noch «junge» Eiskristall.
(Abbildung: Martin Schneebeli)                                                                                                     9
Pandora-Büchsen für die Ewigkeit?
                                                       Unsere Nachfahren müssen wissen, wo sich atomare Endlager befinden – auch
                                                       noch in einer Million Jahre. Denn so lange strahlt der Abfall. Gibt es überhaupt
                                                       Möglichkeiten, den Giftmüll so lange zu kennzeichnen? Wir wissen heute kaum
                                                       etwas über das Ende der Eiszeit, welches «nur» rund 10'000 Jahre zurück liegt...

                                                                         Des boîtes de pandore pour l'éternité?
                                                                      Même dans un million d'années, les générations futures devront savoir
                                                                            où se trouvent nos déchets radioactifs, quelle que soit leur durée
                                                                         d'activité. Existe-t-il des moyens de signalisation fiables sur de telles
                                                                      périodes? Nous n'avons guère de connaissances sur la fin de la dernière
                                                                               période glaciaire, alors qu'elle n'a pris fin qu'il y a 10'000 ans…

                                                    Marcos Buser

                                                       Wenn es um die Endlagerung radioak-           Qui dit stockage définitif des déchets ra-
                                                       tiver Abfälle geht, so wird über gigan-       dioactifs, dit nécessairement durées infi-
                                                       tische Zeiträume gesprochen: Eine Milli-      nies à notre échelle: il ne faut pas moins
                                                       on Jahre soll das strahlende Gut aus den      d’un million d’années pour que la ra-
                                                       Kernreaktoren sicher im Untergrund            dioactivité d’un élément provenant d’un
                                                       verwahrt bleiben, bis die Strahlung «ab-      réacteur nucléaire et enfoui dans le sous-
                                                       geklungen» ist.                               sol atteigne des niveaux radiologiques ac-
                                                                                                     ceptables.
                                                       Radioaktive Abfälle sind eine von vie-
                                                       len giftigen Hinterlassenschaften des         Cet héritage empoisonné, l’un des nom-
                                                       Industrie­zeitalters, die eine bedeutende     breux que l’ère industrielle nous a laissés,
forschung und praxis | recherches et applications

                                                       Zäsur in der Geschichte der Menschheit        constitue une véritable rupture dans l’his-
                                                       darstellen. Das strahlende Erbe einiger       toire de l’humanité en raison de sa forte
                                                       Generationen stellt eine Gefahrenquelle       dangerosité et de son incroyable longévi-
                                                       von unglaublich langer Wirkungsdauer          té. Jamais nous n’avions légué plus lourd
                                                       dar. Noch nie vererbte eine Kultur ihren      fardeau aux générations futures.
                                                       Nachfahren derartige Lasten. Die Büch-        La boîte de Pandore, qui, dans la mytholo-
                                                       se der Pandora, ein Gefäss aus der grie-      gie grecque, renfermait tous les maux de
                                                       chischen Mythologie, das alle Laster und      l’humanité et avait été créée par les dieux
                                                       Übel der Menschheit enthielt, ist Wirk-       dans le but d’anéantir les hommes, est
                                                       lichkeit geworden. Die Büchse wurde laut      ainsi devenue réalité.
                                                       griechischer Mythologie von den Göttern
                                                       zur Vernichtung der Menschheit geplant.       Une question d'échelle
                                                                                                     Le bouleversement climatique survenu à
                                                       Ein Zeitvergleich                             la fin de la dernière glaciation constitue
                                                       Auch der klimatische Umbruch am Ende          un moment clé dans l’histoire de la socié-
10                                                     der letzten Eiszeit stellt eine Zäsur in      té et dans l’évolution humaine: il y a en-
der menschlichen Gesellschaft und Ent-                     viron 10 000 ans, chasseurs et cueilleurs
wicklung dar: Vor etwa 10'000 Jahren                       se sont sédentarisés pour devenir des agri-
veränderten sich die Jäger- und Sammler-                   culteurs. Qualifiée de “révolution néo-
gesellschaften zu sesshaften Agrargesell-                  lithique”, cette mutation est considérée
schaften. Diese als «neolithische Revolu-                  comme l’un des changements majeurs
tion» bezeichnete Transformation wird                      dans l’histoire de l’humanité.
als eine der grossen Veränderungen in der
Geschichte der Menschheit betrachtet.                      Que nous reste-t-il de cette époque? De
                                                           cette première ère culturelle qui a concer-
Was haben wir noch aus dieser Zeit? Was                    né environ 300 générations? Pas grand-
lässt sich heute über diese erste Kultur-                  chose, pour ne pas dire rien du tout. C’est
zeit der Menschheit, die rund 300 Gene-                    un fait. Nous ne connaissons ni le nom
rationen zurück liegt, sagen? Wenig bis                    des tribus, ni ceux de leurs meneurs ou de
nichts – das ist Faktum. Wir kennen we-                    leurs chefs religieux. Leurs croyances, ri-
der die Namen der Sippen noch jene ihrer                   tuels, langues et coutumes se sont perdus
Anführer und religiösen Oberhäupter.                       dans l’obscurité des millénaires passés.
Ihre Glauben und Rituale, Sprachen und                     De ces temps immémoriaux, il subsiste
Sitten liegen im Dunkel der Vergangen-                     avant tout des vestiges matériels, à partir
heit begraben. Erhalten geblieben sind                     desquels nous reconstruisons laborieuse-
vor allem materielle Überreste, aus denen                  ment des images du passé à grand renfort

                                                                                                                  forschung und praxis | recherches et applications

Gefährlicher Inhalt: Der modernen Gesellschaft ist es mit ihren toxischen Hinterlassenschaften nicht mehr wohl.
Greenpeace-Besetzug eines Sondermüllstandorts in der Schweiz. | Un contenu dangereux: La société moderne n’est
plus à l’aise avec ses déchets toxiques. Occupation d’un site de déchets spéciaux suisse par Greenpeace.                 11
(Bild | Foto: Greenpeace / Dominik Labhardt)
wir in mühseliger Kleinarbeit und mit        d’imagination.
                                                    viel Phantasie Bilder der Vergangenheit      Ces événements se sont déroulés il y a
                                                    rekonstruieren.                              10'000 ans. Les déchets radioactifs doi-
                                                                                                 vent quant à eux être enfouis sous terre
                                                    Das war vor 10'000 Jahren. Eine Million      un million d’années, soit cent fois la du-
                                                    Jahre oder 100 Mal die Zeit, die zwischen    rée qui nous sépare de la révolution néo-
                                                    uns und der neolithischen Revolution         lithique, ou huit fois la durée qui nous
                                                    liegt, sollen die radioaktiven Abfälle nun   sépare de l’apparition de l’Homo sapiens.
                                                    im Untergrund verwahrt werden. Das ist       Tout cela devrait nous faire réfléchir...
                                                    acht Mal so lange, wie der Homo sapiens
                                                    überhaupt existiert. Das sollte uns nach-    Des scrupules éthiques
                                                    denklich werden lassen...                    L'âge des lumières a donné naissance à
                                                                                                 un processus d’évolution scientifique et
                                                    Ethische Bedenken                            technique sans précédent dans l’histoire.
                                                    Die Auf klärung hat einen in der Ge-         Ces changements profonds ont également
                                                    schichte einmaligen wissenschaftlichen       suscité la définition de principes moraux
                                                    und technischen Entwicklungsprozess          permettant aux hommes et aux commu-
                                                    ermöglicht. Mit diesen enormen Verän-        nautés de vivre ensemble en bonne intel-
                                                    derungen sind auch moralische Grund-         ligence. C’est la raison pour laquelle la
                                                    sätze formuliert worden, die für das         société du nucléaire que nous incarnons
                                                    Zusammenleben von Menschen und               doit s’interroger sur les conséquences de
                                                    Gemeinschaften verbindlich sind. Des-        l’héritage qu’elle lègue. Nous devons donc
                                                    halb müssen sich auch die Nuklearge-         au moins afficher l’intention louable de
                                                    sellschaften der Moderne mit den Folgen      prévenir les générations futures du dan-
                                                    ihrer Hinterlassenschaft auseinander set-    ger que représentent les déchets radioac-
                                                    zen. Dazu gehört zumindest die gut ge-       tifs. Ainsi, il y a une trentaine d’années,
                                                    meinte Absicht, die künftigen Bewohner       des scientifiques américains ont commen-
                                                    dieses Planeten vor der Gefahr des strah-    cé à se pencher sur différentes questions
                                                    lenden Abfalls zu warnen. Aus diesem         ouvertes: comment les mises en garde
                                                    Grund begannen sich amerikanische            peuvent-elles se traduire dans la réalité et
forschung und praxis | recherches et applications

                                                    Wissenschaftler vor etwa dreissig Jahren     se transmettre au fil du temps?
                                                    mit diversen offenen Fragen zu beschäf-      En Suisse, ces réflexions ont été prises en
                                                    tigen: Wie können die Warnungen ver-         compte et intégrées à la nouvelle loi sur
                                                    wirklicht und über die Zeit transportiert    l’énergie nucléaire de 2003. L’obligation
                                                    werden?                                      inscrite dans la loi de marquage des dé-
                                                                                                 pôts géologiques profonds a constitué le
                                                    In der Schweiz wurden diese Gedanken         point de départ d’une étude des publica-
                                                    aufgenommen und ins neue Kernenergie-        tions existantes sur le thème du marquage,
                                                    gesetz von 2003 eingebracht. Die gesetz-     réalisée sur mandat de l’Office fédéral de
                                                    lich festgelegte Pflicht zur Markierung      l’énergie en 2008 et dont le premier rap-
                                                    von Tiefenlagern war Ausgangspunkt           port a été publié en juillet 2010.
                                                    für eine Literaturstudie, die das Bundes-
                                                    amt für Energie 2008 in Auftrag gab und      Les toute premières propositions
                                                    welche zur Veröffentlichung eines ersten     Toutes les connaissances humaines sont
                                                    Berichtes zum Thema Markierung im Juli       le fruit de l’interaction de l’homme avec
12                                                  2010 führte.                                 le monde. Les expériences des générations
Atommüll wird unzählige nachkommende Generationen betreffen: Der radioaktive Abfall strahlt weit über eine
Million Jahre − der Totenkopf auf den Fässern wird dann vermutlich nicht mehr lesbar sein. | Les déchets nucléaires
vont concerner d'innombrables générations futures: Ces déchets resteront radioactifs au-delà d'un million d'années
et toute signalétique aura disparu. (Abbildung: Gutachten und Projekte)

Die allerersten Vorschläge                                   précédentes sont naturellement transmises
Alles was der Mensch denkt, schöpft er                       aux générations suivantes. C’est pourquoi
aus seiner Erfahrung mit der Welt. Nichts                    au moment du lancement des premiers
liegt deshalb näher, als das auf diese Wei-                  programmes de marquage, les scientifiques                forschung und praxis | recherches et applications
se Erfahrene auf die Zukunft zu übertra-                     chargés de ce dossier sont partis du prin-
gen. Die ersten Markierungsprogramme                         cipe que les mises en garde perdureraient
gingen deshalb davon aus, dass Zukunfts-                     pendant toute la durée de stockage requise.
Warnungen auch über die erforderlichen
langen Lagerzeiträume bestehen bleiben.                      Sur le modèle des sites archéologiques,
                                                             les premiers projets américains ont pro-
In Anlehnung an archäologisch er-                            posé la création des futurs dépôts dans
haltenen Monumente der Geschichte                            des espaces monumentaux qui seraient
schlugen die ersten amerikanischen Pro-                      aisément repérables. De nombreuses pro-
jekte für die Gebiete über den künftigen                     positions de marquage ont par ailleurs
Endlagern Monumentalanlagen vor, wel-                        été soumises. Certains projets étaient fort
che die Erinnerung wach halten und zum                       originaux, voire futuristes, et les propo-
Beispiel durch mehrere Meter lange Gra-                      sitions étaient nombreuses: on proposait
nitstacheln eine abschreckende Wirkung                       de conserver des informations relatives
erzeugen sollten. Zudem wurden viele                         aux dépôts sur des tablettes en argile ou                       13
Vorschläge gemacht, wie Markierungen          en métal, dans des bibliothèques ou des
                                                    auszusehen haben. Die Entwürfe waren          centres d’archivage, ou encore de mettre
                                                    teilweise sehr originell oder futuristisch:   des aimants géants au fond des dépôts
                                                    So etwa die Informationsbewahrung             souterrains, voir de créer des «radiochats»
                                                    über Ton- oder Metalltafeln, Biblio-          génétiquement modifiés pour perdre
                                                    theken und Archive, Warnungen über            leurs poils en cas de radioactivité.
                                                    Echo erzeugende Klangkonfigurationen
                                                    in der Tiefe oder genetisch modifizierte      L’implication des riverains
                                                    Strahlenkatzen.                               Dans les années 1980, des disciplines non
                                                                                                  techniques susceptibles de jouer un rôle
                                                    Einbindung der Standortbewohnenden            dans les programmes de marquage ont été
                                                    In den 1980er-Jahren wurden zudem             intégrées à la réflexion. A l’époque, on espé-
                                                    auch nicht technische Disziplinen einge-      rait que les études archéologiques et histo-
                                                    bunden, die bei Markierungsprogrammen         riques ainsi que les contributions de sémio-
                                                    eine Rolle spielen könnten. Man wollte        logues et de sociologues apporteraient des
                                                    durch archäologische und historische Stu-     impulsions décisives pour la mise sur pied
                                                    dien oder die Einbildung von Semiotikern      de tels programmes. Cependant, cet objectif
                                                    und Soziologen entscheidende Impulse          ambitieux n’a jusqu’à présent pas pu être
                                                    erhalten, wie ein Programm ausgestaltet       réalisé. Les aspects sociaux et les points à
                                                    werden könnte. Diese Erwartung konnte         prendre en compte pour la planification
                                                    bisher nicht erfüllt werden. Zu komplex       et la mise en œuvre de dépôts géologiques
                                                    und vielseitig sind die gesellschaftlichen    profonds se sont révélés trop nombreux et
                                                    Aspekte und Evidenzen, die bei Planung        trop complexes. Rapidement, il a été dé-
                                                    und Umsetzung von Tiefenlagern berück-        montré que le choix d’un dépôt géologique
                                                    sichtigt werden müssen.                       profond et son marquage en surface impli-
                                                                                                  quaient nécessairement les habitants de la
                                                    Bald zeigte sich, dass ein Tiefenlager und    zone concernée et que les informations re-
                                                    dessen Markierung an der Oberfläche           latives à ces dépôts devaient être transmises
                                                    eine Einbindung der Bewohner des Stand-       aux générations à venir.
                                                    ortgebietes erfordert. Zudem wurde auch
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                                                    ersichtlich, dass die Informationen über      Les défis futurs
                                                    Tiefenlager an künftige Generationen          Il peut sembler simple de marquer la
                                                    weitergegeben werden müssen.                  surface au-dessus des dépôts géologiques
                                                                                                  profonds pour les générations futures.
                                                    Kommende Herausforderungen                    Mais de nombreuses questions se posent
                                                    Es mag einfach erscheinen, die Oberflä-       dès qu’il s’agit d’évaluer le succès des me-
                                                    che über Tiefenlagern für die künftigen       sures prises. La communication avec les
                                                    Generationen zu markieren. Aber es            générations de demain est une opération
                                                    drängen sich viele Fragen auf, sobald         difficile qui échappe à toute prévision. Les
                                                    es darum geht, den Erfolg der getrof-         variables sont si nombreuses que chaque
                                                    fenen Massnahmen einzuschätzen.               proposition de solution, même bien in-
                                                    Kommunikation mit der Zukunft ist ein         tentionnée, peut se révéler perverse.
                                                    unsicheres Geschäft, das sich jeglicher
                                                    Prognose entzieht. Die Variabeln der Zu-      L’avenir se joue dès demain
                                                    kunft sind derart zahlreich, dass sich bei    Le présent ne peut contrôler le futur,
14                                                  jedem auch noch so gut gemeinten Lö-          et les actions qu’entreprendront les gé-
sungsvorschlag Fallstricke und -gruben       nérations futures pour gérer l’héritage
öffnen.                                      nucléaire aboutiront à d’autres règles
                                             sociales et culturelles que nous ne pou-
Die Zukunft wird morgen gemacht              vons prévoir. Il suffit de se plonger dans
Schwer wiegt die Erkenntnis, dass die        les romans de science-fiction ou la litté-
Gegenwart nie die Zukunft kontrollieren      rature d’anticipation pour en avoir la
kann und dass die Handlungen künf-           preuve: toutes leurs (pré)visions étaient
tiger Generationen im Umgang mit dem         fausses! Utopies de Thomas More, paradis
Strahlenerbe anderen sozialen und kul-       communiste égalitaire d’Etienne Cabet,
turellen Gesetzmässigkeiten folgen wer-      projections de sociétés surveillées par
den, die wir nicht wirklich vorhersehen      Big Brother de George Orwell ou innom-
können. Lesen wir Science-Fiction und        brables variantes de guerres atomiques:
Zukunftsliteratur, so hat diese mit ihren    l’avenir a beau être imaginé aujourd’hui,
Vorhersagen nur etwas demonstriert: Alle     il ne prendra forme que demain!
Zukunftsentwürfe waren falsch. Von den
utopischen Entwürfen Thomas Morus,           L’enseignement que nous pourrions tirer
den kommunistischen Paradiesen der           des travaux sur les programmes de mar-
Gleichmachung Etienne Cabets, den Pro-       quage des dépôts géologiques profonds
jektionen von Big-Brother-Gesellschaften     pourrait être le suivant: nous devons
à la Orwell bis hin zu den in tausend        tout mettre en œuvre pour développer le
Variationen ausgeleuchteten atomaren         meilleur système possible pour nous pro-
Auslöschungskriegen. Die Zukunft wird        téger à l’avenir. Ce vœu pieux nous dé-
heute ersonnen, doch sie wird erst mor-      charge au moins moralement. Mais l’in-
gen gemacht.                                 certitude quant à l’efficacité de tels pro-
                                             grammes demeurera incertaine, même
Bei Markierungsprogrammen für nu-            si nous avons du mal à l’accepter. Une
kleare Tiefenlager muss uns vielleicht       chose est sûre: nous sommes en train de
folgende Erkenntnis reichen: Es soll ein     poser la trame du tapis de demain. Nous
möglichst gutes System entwickelt wer-       ne saurons néanmoins jamais si et com-
den, das uns in Zukunft schützen soll. Mit   ment le tapis sera tissé.
diesem Plan entlasten wir uns mindestens                                                   forschung und praxis | recherches et applications
moralisch. Die Unsicherheit über die Wir-
kung solcher Programme wird aber beste-
hen bleiben, so sehr wir uns auch gegen
diese Tatsache sträuben. Gewiss: Unsere
Zeit legt die Fäden für den Teppich der
Zukunft. Ob und wie er aber weiter gewo-
ben wird, dies werden wir nie erfahren.       Die Studie:
                                              Literaturstudie zum Stand der Markierung
                                              von geologischen Tiefenlagern, Bundesamt
                                              für Energie, Mai 2010.
                                              Bestellung oder Download:
                                              www.bfe.admin.ch/radioaktiveabfa-
Marcos Buser                                  elle/01375/index.html?lang=de&dossier_
Gutachten und Projekte                        id=04399
marcos.buser@bluewin.ch                                                                           15
Ein numerischer Werkzeugkasten
                                                      für die Reliefanalyse
                                                      Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der physischen
                                                      Geographie der Universität Basel haben eine neue Software
                                                      entwickelt, die Geowissenschaftler bei der Analyse der
                                                      Geländeoberfläche unterstützt. Die Software bietet eine
                                                      Funktionsbibliothek, auf die der Nutzer bei der Erstellung von
                                                      numerischen Modellen und Simulationen zurückgreifen kann.

                                                    Wolfgang Schwanghart

                                                      Die Erdoberfläche ist das Abbild der auf      formationssystemen (GIS) wie zum Beispiel
                                                      sie wirkenden endogenen und exogenen          ArcGIS, GRASS GIS oder SAGA GIS statt.
                                                      Prozesse und stellt somit eines der wich-     Hier findet man Programm­bibliotheken,
                                                      tigsten Archive der Landschaftsentwick-       welche die Bearbeitung von Daten, deren
                                                      lung dar. Gleichzeitig bestimmt die           Geo­referenzierung, Verwaltung und Kon-
                                                      Erdoberfläche Richtung und Magnitude          vertierung ermöglichen.
                                                      geomorphologischer und hydrologischer
                                                      Prozesse und beeinflusst somit Stoffflüsse    Der wesentliche Antrieb für die Entwick-
                                                      durch die heutige Landschaft. Das Relief      lung von TopoToolbox war die Einbettung
                                                      ist somit ein wesentlicher Forschungsge-      von Werkzeugen zur Reliefanalyse in eine
                                                      genstand in den Geowissenschaften.            neue Umgebung. Der Anwendende sollte
                                                                                                    dabei endlich die Möglichkeit haben, die
                                                      Geomorphometrie und Höhenmodelle              zu benutzenden Werkzeuge seinen indivi-
                                                      Geomorphometrie – so heisst die Wis-          duellen Bedürfnissen anzupassen. Zudem
                                                      senschaft der quantitativen Reliefana-        sollte eine software-seitige Nähe zu ver-
                                                      lyse, die sich mit der Entwicklung und        schiedenen Verfahren nicht-räumlicher
                                                      Anwendung von Verfahren, welche die           Datenanalyse vorhanden sein, um die
forschung und praxis | recherches et applications

                                                      Form der Erdoberfläche quantitativ be-        Reliefanalyse zum Beispiel mit Verfahren
                                                      schreiben und analysieren, beschäftigt.       der Funktionsanpassung zu verbinden.
                                                      Im Zentrum der Geomorphometrie steht
                                                      das digitale Höhenmodell (DHM). Dabei         Einbindung in MATLAB
                                                      handelt es sich um ein Modell, welches        TopoToolbox ist keine eigenständige
                                                      die kontinuierliche Landoberfläche als        Software. Sie wurde in der proprietären
                                                      diskreten Datensatz darstellt. Meistens       MATLAB-Pro­gram­mier­­sprache ent­wickelt.
                                                      werden Höhenmodelle durch Rasterda-           MATLAB ist ein kommerzielles Produkt
                                                      tensätze dargestellt. Dabei ergibt sich ein   der Firma MathWorks, das an Hochschu-
                                                      Graustufenbild, in welchem jeder Raster-      len und in der Industrie vor allem für
                                                      zelle ein Wert zugeordnet wird, welcher       numerische Berechnungen eingesetzt
                                                      der eigentlichen Höhe entspricht.             wird. MATLAB steht für «MATrix LABo-
                                                                                                    ratory», ein Name, der auf die besondere
                                                      Individuell angepasst                         Stärke des Programms in Matrixalgebra
                                                      Die Umsetzung der Algorithmen zur Relief­     hinweist. TopoToolbox verwendet für die
16                                                    analyse findet meist in Geographischen In-    Reliefanalyse insbesondere Verfahren der
Einzugsgebiete und Teileinzugsgebiete verschiedener Flüsse basierend auf einem Höhenmodell mit einer Auflösung
von 200 Metern: TopoToolbox ermöglicht hierbei vielfältige Analysen. (Abbildung: Wolfgang Schwanghart,
Datenbasis swisstopo, DHM25-200)

Matrixalgebra, der Graphentheorie und                     schicktes Verschieben zwischen der Fest-
der Bildverarbeitung.                                     platte und dem Arbeitsspeicher grosse
                                                          Datenmengen verarbeiten können, wer-
Komplexe Analysen                                         den die Daten in MATLAB vorwiegend
TopoToolbox dient der DHM-Analyse in                      im Hauptspeicher behalten. Die maxi-
Rasterdatenstruktur und bietet Funk­                      male Grösse der zu analysierenden DHM
tionen für die Berechnung primärer (zum                   wird damit stark eingeschränkt. Dies vor
Beispiel Hangneigung, Hangwölbung                         allem auch, weil die Berechnungen mit
etc.) sowie sekundärer Reliefparameter                    doppelter Genauigkeit durchgeführt wer-
(zum Beispiel topographischer Feuchtein-                  den. Einerseits ist somit der verfügbare               forschung und praxis | recherches et applications
dex). Verschiedene Funktionen zur Ana-                    Arbeitsspeicher der limitierende Faktor
lyse von Fliesspfaden erlauben deren Ex-                  in der Verwendung von TopoToolbox, an-
traktion sowie die Erstellung von Buffern                 derseits erfolgt der Zugriff auf die Daten
um die Fliesspfade.                                       schnell und effektiv. Dies ist gerade dann
Bei der Einzugsgebietsanaylse («subbasin                  von Vorteil, wenn die Daten oft – zum
analysis») ist es möglich, Teileinzugsge-                 Beispiel in einer Schleife – verarbeitet
biete zu extrahieren. So kann die Konnek-                 werden sollen.
tivität zwischen den Teileinzugsgebieten
analysiert werden. Solche Werkzeuge                       Numerische Simulationen
helfen insbesondere bei der Analyse von                   TopoToolbox kann zum Beispiel für die
Daten aus hydrologischen Messstationen.                   Simulation von Reliefentwicklungen
                                                          verwendet werden. In der Abbildung auf
Geschwindigkeitsoptimierung                               Seite 18 sind die Ergebnisse einer Simu-
TopoToolbox hat jedoch auch einen                         lation der fluvialen Einschneidung und
Nachteil: Während andere GIS durch ge-                    Hangentwicklung als Reaktion auf eine                         17
Blockhebung dargestellt. Die Modellie-                     ersten Hürden beim Erlernen dieser Spra-
                                                    rung dieser Prozesse erfordert die nume-                   che überwunden, so können Anwender
                                                    rische Lösung von partiellen Differenti-                   rasch eigenständig Simulationen, Stapel-
                                                    algleichungen. Die geomorphologischen                      verarbeitungen und weitere Analysen
                                                    Prozessraten werden dabei vereinfacht als                  durchführen. Die Nachfrage nach Topo-
                                                    Funktion der Einzugsgebietsgrösse jeder                    Toolbox scheint auf jeden Fall vorhan-
                                                    Zelle sowie der Hangneigung dargestellt.                   den zu sein. Auf der Internetplattform
                                                    Das Modell erfordert, dass die Reliefattri-                «Community Surface Dynamics Modeling
                                                    bute vor jedem Simulationsschritt neu be-                  System» befindet sich das Paket unter den
                                                    rechnet werden – eine Aufgabe die Topo-                    zehn häufigsten Downloads.
                                                    Toolbox übernimmt. Wichtig ist hierbei
                                                    die schnelle Berechnung der Parameter,
                                                    da ansonsten derartige Simulationen sehr
                                                    viel Rechenzeit in Anspruch nehmen.                        Weitere Informationen und Download:
                                                                                                               http://physiogeo.unibas.ch/topotoolbox
                                                    Verwendung am eigenen Rechner
                                                    Die Verwendung von TopoToolbox mag                         Wolfgang Schwanghart
                                                    auf den ersten Blick nicht ganz einfach                    Physische Geographie und
                                                    erscheinen. Bislang gibt es keine gra-                     Umweltwandel
                                                    phische Benutzeroberfläche. Der Aufruf                     Departement Umweltwissenschaften
                                                    der Funktionen aus der Kommandozeile                       Universität Basel
                                                    erfordert grundlegende Kenntnisse der                      w.schwanghart@unibas.ch
                                                    MATLAB Programmiersprache. Sind die                        http://physiogeo.unibas.ch
forschung und praxis | recherches et applications

                                                    Numerische Simulation einer Blockhebung nach 5000 (A), 10'000 (B), 20'000 (C) und 30'000 (D) Zeitschritten: Die
18                                                  Helligkeit der Oberflächen gibt die Einzugsgebietsgrösse in jeder Zelle wider. (Grafik: Wolfgang Schwanghart)
aus der praxis | nouvelles des praticiens

                            Beobachten und lernen – und die
                                  Umwelt besser verstehen
                1994 wurde GLOBE, das Programm «Global Learning and Observations
                        to Benefit the Environment» in den USA unter dem damaligen
              Vizepräsidenten Al Gore lanciert. Seine persönliche Vision ist auch in der
                 Schweiz das Ziel von GLOBE: Schülerinnen und Schüler, Lehrpersonen
              sowie Leute aus der Wissenschaft sollen zusammen arbeiten, um so den
                  Lebensraum Erde besser zu verstehen, zu schützen und zu erhalten.

                                                                             Juliette vogel

GLOBE verfolgt unterschiedlichste Ziele.     Seit 2009 breit abgestützt
Einerseits will das Programm ein bes-        Das Angebot ist auf die Primar- und Se-
seres Verständnis der Zusammenhänge          kundarstufe (inklusive Gymnasium) ab-
im System Erde fördern. Damit soll klar      gestimmt. Es unterstützt das forschend-
werden, dass auch Einzelpersonen grosse      entdeckende Lernen («inquiry-based lear-
Handlungsmöglichkeiten haben, die ins-       ning») zu unserem System Erde und ist mit
besondere summiert zu Gunsten der Um-        den meisten Lehrplänen auf allen Schul-
welt ausfallen. Andererseits sollen aber     stufen vereinbar. Es ermöglicht zudem
auch die Leistungen von Schüler­   innen     fächerübergreifende Ansätze und fördert
und Schülern in Erdsystem­wissenschaften     auch neue Lehr- und Lernformen. Dabei
und die interdisziplinären Bildungsan­       ist GLOBE äusserst aktiv in der Zusammen-
sätze verbessert werden. Nicht zuletzt       arbeit zwischen verschiedensten Akteuren
möchte GLOBE auch, dass die nächste          in der Bildung, der naturwissenschaft-
Generation von Forscherinnen und For-        lichen Forschung und der Verwaltung.
schern einen ganzheitlichen Blick auf das
System Erde hat. Weltweit umfasst GLO-       Am 30. Oktober 2009 ist der G­ LOBE Ver-
BE über 50'000 ausgebildete Lehrkräfte       ein in Bern gegründet worden. Breit ab-          aus der forschung | nouvelles de la recherche
(siehe Kasten auf Seite 22).                 gestützt und transparent organisiert ha-
                                             ben 27 Gründungsmitglieder an diesem
Die Schweiz ist dem Programm im Jahr         Tag den Willen bekundet, das Programm
1998 beigetreten, als der damalige Bun-      weiter zu entwickeln und dessen Umset-
desrat und Umweltminister Moritz Leuen-      zung zu unterstützen. Die Mitwirkenden
berger am Earth Day (22. April 1998) den     kommen aus den Bereichen Bildung
Staatsvertrag unterzeichnete. Das Bundes-    und Naturwissenschaften (Pädagogische
amt für Umwelt (BAFU) finanziert seither     Hochschulen, Schulen, die Akademie der
die Landeskoordination mit zwei Kontakt-     Naturwissenschaften, das Geographische
stellen – eine in der Deutschschweiz und     Institut der Uni Bern, der Nationalpark,
eine in der Romandie. Diese sind zustän-     ESRI), dazu sind verschiedene Fachstellen
dig für die Programmentwicklung in der       und Einzelpersonen mit dabei. Seit Janu-
Schweiz, die Aus- und Weiterbildung von      ar 2010 hat sich die Geschäftsstelle des
Lehrpersonen, die Kommunikation und          Vereins im BAFU eingemietet. Angesichts
die Verwaltung des Programms.                der zahlreichen inhaltlichen Schnittstel-               19
Zwei Kinder lesen die Daten einer Wetterstation: Das      Eine Schulklasse nimmt am Projekt ClimAtoscope teil:
                                                    Projekt GLOBE will bereits auf den unteren Schulstufen    Die automatischen Wetterstationen unterstützen das
                                                    das Verständnis für naturwissenschaftliche Prozesse und   Erlernen des Umgangs mit wissenschaftlich-technischen
                                                    Arbeitsweisen fördern.                                    Messinstrumenten.

                                                    len des Programms mit den BAFU-The-                       Auch laufen die Kontakte, die GLOBE
                                                    men soll versucht werden, bestehende                      Schweiz zum internationalen Projekt
                                                    und erwünschte Synergien zu nutzen                        «Seasons and Biomes» unterhält, unter
                                                    und zu entwickeln.                                        anderem über dieses Netzwerk. GLOBE
                                                                                                              erhielt zudem die Möglichkeit, sein An-
                                                    GLOBE und PHENOTOP – eine                                 gebot im Rahmen der jährlich stattfin-
                                                    gelungene Zusammenarbeit                                  denden Phänologie-Vorlesung den Studie-
                                                    Seit 2004 unterhält GLOBE regelmässige                    renden vorzustellen. Damit kann die Uni-
                                                    Kontakte zur Forschungsgruppe Phäno-                      versität in der Lehre die Verbindung zur
                                                    logie und Topoklimatologie (PHENOTOP)                     Praxis vertiefen, was von den Studieren-
                                                    am Geografischen Institut der Universität                 den sehr begrüsst wird. Das Geografische
forschung und praxis | recherches et applications

                                                    Bern. Das Beobachten von verschiedenen                    Institut der Universität Bern ist dazu im
                                                    Entwicklungsstadien von Pflanzen ist ein                  GLOBE Vorstand vertreten. So kann das
                                                    Schwerpunkt im GLOBE-Programm sowie                       Expertenwissen punktuell und konkret in
                                                    in der Forschungs- und Lehrtätigkeit von                  ein umfassendes Ausbildungsprogramm
                                                    PHENOTOP. Die Zusammenarbeit hat die                      eingebracht werden.
                                                    Arbeit gegenseitig gestärkt. GLOBE hat
                                                    direkten Einblick in die nationale und                    GLOBE-Phänologie – Beispiel eines
                                                    internationale Forschung erhalten und ist                 GLOBE-Themas
                                                    Mitglied des Phänologie-Kreises Schweiz.                  Das GLOBE Angebot zur Phänologie rich-
                                                    Durch diese Zusammenarbeit konnte                         tet sich an alle Schulstufen und umfasst
                                                    Fachwissen zur Phänologie direkt an die                   Beobachtungs- und Messmöglichkeiten
                                                    Lehrpersonen weitergegeben werden − in                    zur Knospung, Blattentwicklung und
                                                    Form von Unterrichtsmaterialien, einem                    Verfärbung von Bäumen und Sträuchern,
                                                    Beitrag in einem Lehrmittel (NaturWert                    zur Anlegung von phänologischen Gär-
                                                    des Berner Schulverlags) und Weiterbil-                   ten (GPG), zur Beobachtung von Zugvö-
20                                                  dungen.                                                   geln und Algenreproduktionsabläufen.
Jugendliche untersuchen Makroinvertebraten im          Hier wird ganz genau hingeschaut und gemessen: Das
Rahmen des GLOBE Projekts «Bioindikation in            Beobachten von verschiedenen Entwicklungsstadien
Fliessgewässern»: Das forschend entdeckende Lernen     von Pflanzen ist ein Schwerpunkt im GLOBE-Programm.
begeistert auch Oberstufenschülerinnen und -schüler.   (Bilder: GLOBE Schweiz)

Zahlreiche Lernaktivitäten führen in die               leisten. Damit wird die Umweltbildung
Thematik der Entstehung und Wirkung                    gestärkt. Seit zwei Jahren arbeiten das
von Jahreszeiten ein, zeigen die Wech-                 «Laboratoire d’hydrologie et des fluides
selbeziehungen zwischen der unbelebten                 de l’environnement (EFLUM)» der EPFL
und belebten Natur auf und ermöglichen                 und der «Seismologische Dienst SED» der
so auch eine exemplarische Einführung                  ETH Zürich eng mit GLOBE zusammen,
in die Grundprinzipien der Erdsystem-                  um gemeinsam Bildungsprojekte zu
wissenschaften. Das Thema Phänologie                   entwickeln. «ClimAtscope» und «Seismo-
umfasst zahlreiche Lernziele für Schüle-               at-school» sind zwei erste Angebote, die
rinnen und Schüler, die von gewichtiger                Dank dieser Zusammenarbeit entstanden
Bedeutung sind: Das Erlernen von natur-                sind. Diese zwei Projekte bieten eine brei-
wissenschaftlichen Arbeitsmethoden, das                te Pallette an Unterrichtsmaterialien für             forschung und praxis | recherches et applications
genaue Beobachten und Dokumentieren                    Lehrpersonen sowie Schülerinnen und
von Naturphänomenen über längere Zeit,                 Schüler.
die Untersuchung der Wirkung von Wet-
ter und Klima auf die belebte Natur (Kli-              «ClimAtscope» ist ein Bildungsprojekt
mawandel, Umweltveränderungen) oder                    zum Thema Klima (http://eflum.epfl.ch/
den Umgang mit Datensätzen und dem                     climatscope/). Verschiedene Module sind
Arbeitsinstrument Internet.                            erarbeitet und mit Erfolg getestet worden.
                                                       So wurden automatische Wetterstationen
Umweltbildung durch konkrete Projekte                  entwickelt, welche nun den Schulen in
Die Integration von aktuellen naturwis-                der ganzen Schweiz zur Verfügung ge-
senschaftlichen Forschungsergebnissen                  stellt werden können.
in ein Bildungsprogramm stellt eine                    «Seismo-at-school» bietet eine Website
Herausforderung dar. Sie ermöglicht                    und Unterrichtsmaterial zum geolo-
es aber, einen Beitrag ans Verständnis                 gischen Auf bau der Erde und über die
wichtiger gesellschaftlicher Themen zu                 Ursachen und Wirkungen von Erdbe-                            21
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