Dennis L.
Am Illgraben in den Schweizer Alpen haben Forscher einen Murgang über zwei Kilometer hinweg vermessen. Die Daten zeigen, wie meterhohe Murgangwellen entstehen, größer werden und sich durch Wildbachsperren bewegen. Damit wird ein Naturereignis sichtbar, das sonst meist nur an einzelnen Messpunkten erfasst wird. Die Ergebnisse liefern neue Hinweise darauf, wie gefährliche Geröllfluten im Gebirge besser verstanden und Schutzbauten geplant werden können.
Ein Murgang ist keine gewöhnliche Überschwemmung, sondern eine schnell talwärts fließende Mischung aus Wasser, Schlamm, Sand, Kies, Felsblöcken und Holz. In steilen Einzugsgebieten kann diese zähe Masse nach starkem Regen oder rascher Schneeschmelze in Bachbetten geraten und dort eine enorme Kraft entwickeln. Besonders gefährlich sind Murgangwellen, weil sie sich innerhalb der Geröllflut schneller bewegen können als das übrige Material. Dadurch steigt der Spitzendurchfluss, und Brücken, Straßen, Häuser oder Schutzbauwerke werden nicht nur durch die Gesamtmenge des Materials belastet, sondern durch einzelne Wellenfronten mit hoher Stoßkraft. Für die Geologie und die Naturgefahrenforschung ist deshalb entscheidend, wie solche Wellen entstehen, wie weit sie laufen und wann sie wieder verschwinden.
Der Illgraben im Schweizer Kanton Wallis gilt als eines der wichtigsten natürlichen Freiluftlabore für diese Prozesse. Dort treten Murgänge mehrmals pro Jahr auf, deutlich häufiger als an vielen anderen Orten Europas. Das macht den steilen Wildbach für Forscher wertvoll, weil sich natürliche Ereignisse wiederholt messen lassen, ohne sie künstlich im Labor nachzustellen. Die neue Untersuchung verbindet klassische Geländegeologie mit seismischer Messtechnik. Statt den Murgang nur an einem Punkt zu registrieren, wurden Geofone entlang eines zwei Kilometer langen Abschnitts im Bachbett installiert. Diese Sensoren erfassen Erschütterungen im Boden, die von vorbeiziehendem Schlamm, Geröll, großen Blöcken und einzelnen Wellenfronten ausgelöst werden. Die Studie wurde in Engineering Geology veröffentlicht und macht die Bewegung einer Geröllflut räumlich und zeitlich nachvollziehbar.
Für die Messkampagne vergruben die Forscher 33 nodale Sensoren entlang des Illgrabens. Jeder Sensor registrierte, wann und mit welcher Stärke der Untergrund vibrierte. Aus diesen Signalen konnten die Forscher rekonstruieren, wie sich der Murgang durch den Kanal bewegte und wo sich einzelne Murgangwellen bildeten. Das Verfahren nutzt den Umstand, dass verschiedene Bestandteile der Geröllflut unterschiedliche Erschütterungsmuster erzeugen. Eine schlammige Strömung, rollende Blöcke und eine hohe Wellenfront hinterlassen nicht dasselbe Signal. Auf diese Weise entsteht aus vielen Messpunkten ein Bewegungsbild, das den Murgang nicht nur an einer Stelle, sondern über die gesamte Messstrecke sichtbar macht. Laut der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald Schnee und Landschaft WSL erlaubt der Ansatz erstmals, die Entwicklung eines natürlichen Murgangs über zwei Kilometer hinweg vom oberen Abschnitt bis weiter talwärts nachzuzeichnen.
Die Messdaten zeigen, dass die Wellen im Murgang nicht einfach an einer festen Stelle entstehen und dann unverändert talwärts laufen. Stattdessen wachsen kleine Störungen im schlammigen Nachlauf der Geröllflut zu größeren Wellen heran. Während sich der Murgang weiter bewegt, verlagert sich auch der Bereich, in dem neue Wellen entstehen, immer weiter nach unten. Dadurch wird der Prozess dynamischer, als punktuelle Messungen bisher erkennen ließen. Einige Wellen erreichten nach vergleichsweise kurzer Fließstrecke meterhohe Dimensionen und bewegten sich mit weitgehend konstanter Geschwindigkeit weiter. Für die Bewertung von Naturgefahren ist dieser Befund wichtig, weil nicht nur der Startbereich einer Geröllflut zählt. Auch weiter unten im Tal können sich innerhalb desselben Ereignisses gefährliche Wellen ausbilden, die den größten Teil der Belastung für Infrastruktur bestimmen.
Ein besonders praktischer Teil der Untersuchung betrifft die Wildbachsperren im Illgraben. Solche Bauwerke werden in steilen Gerinnen eingesetzt, um das Bachbett zu stabilisieren, den Verlauf der Geröllflut zu führen und die Erosion zu begrenzen. Die Messdaten zeigen jedoch, dass die Murgangwellen beim Durchlaufen dieser Sperren nicht automatisch kleiner werden. Das bedeutet nicht, dass die Schutzbauten am Illgraben wirkungslos wären. Ihre Aufgabe besteht dort vor allem darin, die Masse in einem kontrollierten Kanal zu halten und die angrenzende Gemeinde zu schützen. Für andere Orte in den Schweizer Alpen und in vergleichbaren Gebirgsregionen ist der Befund dennoch relevant. Wenn Häuser, Straßen oder Brücken nahe an murganggefährdeten Bächen liegen, müssen Schutzkonzepte berücksichtigen, dass einzelne Wellenfronten nach einer Sperre weiterhin hohe Energie besitzen können. Die neue Messmethode liefert dafür genauere Grundlagen als einzelne Pegel oder nachträgliche Geländespuren.
Die Studie zeigt, wie stark moderne Naturgefahrenforschung von dichten Messnetzen profitiert. Bisher mussten Forscher häufig aus wenigen Datenpunkten ableiten, wie sich ein Murgang zwischen den Stationen verhalten hat. Am Illgraben lässt sich nun die Bewegung über einen längeren Abschnitt verfolgen, einschließlich der Bildung, Ausbreitung und Abschwächung einzelner Wellen. Dadurch können Modelle überprüft werden, die den Spitzendurchfluss, die Fließhöhe und die Belastung von Bauwerken berechnen. Für den Alpenraum ist das wichtig, weil Starkregen, instabile Hänge, auftauender Permafrost und steile Einzugsgebiete zusammenkommen können. Die Studie liefert keine einfache Vorhersage für jeden Murgang, aber sie macht einen entscheidenden Prozess messbar. Je genauer Forscher verstehen, wie sich Geröll, Wasser und Schlamm im Gelände organisieren, desto besser lassen sich Schutzbauten, Gefahrenkarten und Warnsysteme an die tatsächliche Dynamik im Gebirge anpassen.
Engineering Geology, Formation Propagation and Annihilation of Surge Waves in Debris Flows; doi:10.1016/j.enggeo.2026.108648