Wintersturmschäden im Schweizer Wald von 1865 bis 2014

Stürme entstehen als Folge von grossen Luftdruckgradienten unter Beteiligung grosser Temperaturunterschiede zwischen Warm- und nachfolgender Kaltluft. Erreichen die Winde Geschwindigkeiten von mehr als 32.7 m/s (117.7 km/h; Stärke 12 auf der Beaufort-Skala), werden sie Orkane genannt. Seit 1954 werden Tief- und Hochdruckgebilde durch Namen bezeichnet, doch erst seit den Orkantiefs Vivian und Wiebke (1990) wurden die Medien auf die Namensgebung durch das Institut für Meteorologie der Fachuniversität Berlin aufmerksam.

In Europa treten Stürme in den Wintermonaten auf, weil dann die Temperaturunterschiede in der Stratosphäre zwischen der Polarzone und dem Süden besonders gross sind und damit mehr kinetische Energie vorhanden ist. Winterstürme in Europa sind von West nach Ost verlaufende Zyklonbewegungen. Sie sind die grösste Naturgefahr für den Schweizer Wald und können infolge ihrer grossen Ausdehnung in mehreren Regionen gleichzeitig Schaden anrichten. Solche Ereignisse ziehen oft auch Sekundärschäden mit grossen Mengen Käferholz nach sich.

Von 1865 bis 2014 wurden in der Schweiz 26 schwere Winterstürme mit mindestens 70‘000 m³ Schadholz registriert (Abb. 2). Die Summe aller kantonalen Schadenereignisse aller Stürme beträgt 634. Für 84% dieser 634 Schadenereignisse liegen Daten auf kantonaler Ebene vor.

23 der 26 Winterstürme haben Schadholzmengen von weniger als 2 Mio. m³ verursacht, und nur drei liegen über dieser Zahl. Diese drei Stürme hinterliessen Schäden von circa 2.9 Mio. m³ (1967), 5.1 Mio. m³ (Vivian vom Februar 1990) und 14 Mio. m³ (Lothar vom Dezember 1999). Dabei ist der grösste beobachtete Schaden 20-mal so gross wie die untere Erfassungsgrenze für diese Studie.

Spitzenböen mit mehr als 30 m/s (108 km/h) wurden in Zürich am häufigsten zwischen 1980 und 2004 gemessen (Abb. 4). Kleinere Frequenzen betreffen die Jahre 1935 bis 1979 sowie die letzten zehn Jahre (2005–2014). Nur selten wurden Spitzenböen in den Jahren 1895 bis 1934 registriert. Der Zusammenhang zwischen Winddruck und Waldschaden im Kanton Zürich und in der gesamten Schweiz ist jeweils signifikant. Dabei sind die Schadenmengen von Zürich mit jenen für die ganze Schweiz erstaunlich gut korreliert.

Im 5-Winter-Intervall 2000 (Winter 1999/2000) bis 2004 (Winter 2003/2004) zogen gleich drei schwere Winterstürme über den Schweizer Wald, was die grösste zeitliche Dichte an schweren Stürmen in den vergangenen 150 Jahren darstellt. In den übrigen 29 Intervallen wurden höchstens zwei derartige Ereignisse gezählt (Abb. 4). Bezogen auf den Schadanteil am Vorrat (Abb. 2), ergeben sich damit vier grosse Schadenereignisse in den letzten 150 Jahren: Winter 1879, 1967, 1990 (Vivian) und 2000 (Lothar).

Ein zentraler Punkt in der vorliegenden Untersuchung ist die Qualität der Quellen, was sowohl die Ziel- als auch die Bezugsgrössen betrifft. Mit der gewählten Schwelle von mindestens 70'000 m³ Schadholz pro Ereignis wurde ein Mass gewählt, welches über den ganzen Beobachtungszeitraum gesehen recht zuverlässige Angaben zum Schadholzvolumen geben dürfte. Insbesondere ist durch die Wahl einer hohen Untergrenze die Ungewissheit über die Dimension kleiner Schadenereignisse infolge fehlender Meldungen ausgeschaltet.

Dagegen sind die Angaben zu Schadanteilen und relativen Schäden mit grösseren Unsicherheiten behaftet, weil die Bezugsgrössen Vorrat und Waldfläche für die Zeit vor den Landesforstinventaren, d.h. von 1865 bis 1982, mit Metadaten modelliert (Vorrat, Abb. 5) respektive mit den Werten des LFI1 (Waldfläche) angenähert wurden.

Die Windmessreihe in Zürich kann als beste ihrer Art für die Schweiz betrachtet werden, und weltweit gibt es nur wenige ähnlich lange Reihen. Obwohl der Standort der Windmessanlage innerhalb von Zürich dreimal wechselte (vom ETH-Hauptgebäude zur MeteoSchweiz) und während der langen Zeitspanne vier verschiedene Messgeräte zum Einsatz kamen, konnte aufgrund des gleichbleibenden Messprinzips (Schalenanemometer) und vieler verfügbarer Metadaten eine Homogenisierung der Datenreihe vorgenommen werden. Die homogenisierten Daten gleichen für die Periode von 1969 bis 1999 auch den Messreihen von deutschen Städten. Die wenigen Spitzenböen ≥30 m/s in der ersten Hälfte der Untersuchungsperiode stehen auch im Einklang mit den festgestellten geringen Waldschäden durch Stürme.

Winterstürme verursachten wiederholt Waldschäden, sowohl in der Schweiz als auch in Zentral- und Nordeuropa. Die vorliegende Untersuchung legt die Vermutung nahe, dass in den letzten Jahrzehnten die Waldschäden durch Winterstürme deutlich zugenommen haben. Die 150-jährige Aufzeichnung kann aber auch dahingehend interpretiert werden, dass zwischen 1880 und 1967 kaum grössere Schäden zu verzeichnen waren. Auf eine solche Katastrophenlücke, die im Übrigen auch für Überschwemmungen in der Schweiz zu beobachten ist, weist Pfister (1999, 2009) wiederholt hin. Bereits in früheren Zeiten gab es offensichtlich lange Perioden ohne Wintersturmschäden.

Die grossräumliche Verteilung des Schadenrisikos dürfte hingegen auch ausserhalb des Studienzeitraums Gültigkeit besitzen. Angesichts der Regelmässigkeit der Zyklonbewegungen, welche unsere Winterstürme letztlich produzieren, dürften auch in Zukunft vor allem das schweizerische Mittelland und die nördlichen Voralpen von grösseren Sturmschäden betroffen sein, mit abnehmender Schadintensität gegen Osten.

Durch die besondere Topografie der Schweiz werden die Inner- und Südalpen weniger von Winterstürmen heimgesucht (Abb. 6). Mit Ausnahme von Vivian sind alle schweren Winterstürme von West nach Ost gezogen und von den nördlichen Voralpen am Eindringen in die inneren und südlichen Alpenteile gehindert worden, wobei das untere Rhonetal weniger stark geschützt war als beispielsweise die Täler des Vorder- und Hinterrheins. Vorratsreiche Wälder entlang des Alpennordhangs, im Jura und besonders im Mittelland dürfen dementsprechend als am stärksten windwurfgefährdet betrachtet werden.