Um das Vorhandensein einer unterkühlten Schutthalde zu erkennen, stützen sich Forscher:innen auf drei Arten von Indikatoren: ein sich stark unterscheidendes Bodenoberflächen-Temperaturregime (in 50 cm Tiefe) zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Schutthalde, das Auftreten besonderer visueller Erkennungsmerkmale und das Vorhandensein von Ökosystemen, die für kalte Regionen charakteristisch sind und daher an diesen Standorten eigentlich nicht vorkommen sollten.
Das Temperaturregime einer unterkühlten Schutthalde unterscheidet sich saisonal stark zwischen ihrem oberen und unteren Teil (Abb. 1).
- Unterer Teil der Schutthalde: Die Bodentemperaturen sind im Winter kalt und verlaufen mehr oder weniger parallel zur Entwicklung der Aussenlufttemperatur. Im Sommer hingegen bleiben die Temperaturen kühl und relativ stabil. Es kann eine negative Temperaturanomalie (Abkühlung) gemessen werden, die 3 bis 7 °C gegenüber der durchschnittlichen jährlichen Lufttemperatur (MAAT) betragen kann.
- Oberer Teil der Schutthalde: Im Sommer sind die Bodentemperaturen erhöht und folgen relativ gut dem Temperaturverlauf der Aussenluft. Im Winter hingegen bleiben die Bodentemperaturen im Allgemeinen im positiven Bereich (Abb. 2), mit einer abnehmenden Tendenz im Verlauf des Winters. In der Schutthalde nahe des Pfynwalds zum Beispiel (Abb. 1) bleibt die Bodentemperatur im oberen Teil während der Winterperiode aussergewöhnlich hoch (+10°C im November und +5°C im März).
Im Laufe der Jahre entwickeln sich zahlreiche visuelle Merkmale, die mit dem sich zwischen dem oberen und unteren Teil einer unterkühlten Schutthalde saisonal stark unterscheidenden Temperaturregime zusammenhängen. Im Sommer ist ein kühler Luftzug (unter 5°C) zwischen den Blöcken des unteren Teils der Schutthalde spürbar (Abb. 2). Häufig findet man dort auch Kongelationseis oder Schneereste (Abb. 3 & 4). Auch beim Aushub von Material aus einer Schutthalde für den Bau von Strassen wird in der Tiefe häufig Eis gefunden. Zu Beginn des Winters konzentrieren sich die am leichtesten zu beobachtenden visuellen Merkmalen auf den oberen Teil der Schutthalde. Die warme Luft, die aus dem oberen Teil der Schutthalde austritt, schmilzt den Schnee. Von der ersten Herbstkälte bis zum Ende des Winters können an diesen Stellen apere Flecken entstehen (Abb. 5).
Im Jura und in den Schweizer Voralpen sind häufig auch Zwergbaumwälder anzutreffen, in denen einige Exemplare trotz ihrer geringen Grösse (oft weniger als 1 Meter hoch) ein Alter von 100 Jahren erreichen (Abb. 4 & 6). Schöne Zwergbaumwälder gibt es zum Beispiel bei Dreveneuse d’en Bas (Walliser Chablais), am Creux-du-Van (Neuenburger Jura) oder im Brüeltobel im Appenzeller Alpstein. Letzterer Standort ist auch für seine Sage vom «Hexenwäldli» (Hexenwald) bekannt (Abb. 7).
Zahlreiche botanische und ökologische Studien in der Schweiz, in Deutschland und in der Tschechischen Republik haben ausserdem gezeigt, dass die tiefliegenden Bereiche von unterkühlten Schutthalden in niedrigen Höhenlagen von einer reichen Flora und Fauna bevölkert sind, die eigentlich für kalte Lebensräume in hohen Höhen und Breitengraden typisch ist. Einige Autoren halten unterkühlte Schutthalden für aussergewöhnliche ökologische Nischen, die seit dem Ende der letzten Eiszeit oder sogar während des gesamten Pleistozäns ein stabiles Mikroklima aufrechterhalten haben könnten.
Die Abbildungen 8 und 9 fassen die thermischen Eigenschaften und die verschiedenen visuellen Merkmale zusammen, die in einem Komplex aus einer unterkühlten Schutthalde und einem fossilen Blockgletscher mit Kamineffekt zu finden sind.
Abb. 1: Temperaturregime in einer belüfteten unterkühlten Schutthalde
Abb. 1: Sich stark unterscheidendes Temperaturregime zwischen dem oberen und unteren Teil einer belüfteten unterkühlten Schutthalde (nahe Pfynwald, 800 m ü. M.). Die durchschnittliche jährliche Lufttemperatur an dieser Stelle beträgt etwa +9°C, während die durchschnittliche jährliche Bodentemperatur im unteren Teil der Schutthalde bei +1°C liegt (negative Temperaturanomalie von 8°C) (Quelle: Morard, 2011).
Abb. 2: Bestimmung von warmen Zonen im Frühwinter
Abb. 2: Bestimmung von warmen Zonen im Frühwinter (Schutthalden der Drudzes) und kalten Zonen im Sommer (Front des fossilen Blockgletschers Gros Chadoua) durch Infrarot-Wärmebildgebung (Quelle: Morard, 2011).
Abb. 3: Gefrorener Boden und massives Eis am Ausgang eines Kaltluftlochs
Abb. 3: Gefrorener Boden und massives Eis am Ausgang eines Kaltluftlochs im fossilen Blockgletscher Bois des Arlettes (1750 m ü. M., Region Col des Mosses, VD).
Abb. 4: Schutthalden und Luftzirkulation
Abb. 4: Links: Unterkühlte Schutthalde des Chänel Gantrisch (Freiburger Voralpen), deren unterkühlter unterer Teil von einer Gruppe von Zwergbäumen bedeckt ist. Ausserhalb des Kegels ist der Klimaxwald leicht zu erkennen. Rechts: Zwergfichte mit Hinweis auf das Auftreten eines Kaltluftstroms sowie Eis in der Schutthalde von Dreveneuse d’en Bas (Wallis) (Fotos: S. Morard und R. Delaloye).
Abb. 5: Apere Flecken im oberen Teil von Schutthalden
Abb. 5: Apere Flecken (Indikatoren für das Ausströmen von warmer Luft) im oberen Teil der Schutthalden der Combe de Dreveneuse (Walliser Chablais). A: Dreveneuse d’en Haut, B: Dreveneuse du Milieu, C: Dreveneuse d’en Bas.
Abb. 6: Zwergfichten
Abb. 6: Bereich mit Zwergfichten in den Schutthalden des Creux-du-Van (Neuenburger Jura).
Abb. 7: Die »Hexenwäldli»-Sage aus dem Brüeltobel
Abb. 7: Die »Hexenwäldli»-Sage aus dem Brüeltobel (freie Übersetzung nach Baechler, 1946).
Abb. 8: Luftzirkulation durch Kamineffekt in einem fossilen Schutthalden-Blockgletscher-Komplex
Abb. 8: Modell der Luftzirkulation durch Kamineffekt in einem fossilen Schutthalden-Blockgletscher-Komplex im Winter, mit Beschreibung der sichtbaren Merkmale.
Abb. 9: Modell der Luftzirkulation durch Kamineffekt in einem fossilen Schutthalden-Blockgletscher-Komplex im Sommer
Abb. 9: Modell der Luftzirkulation durch Kamineffekt in einem fossilen Schutthalden-Blockgletscher-Komplex im Sommer, mit Beschreibung der sichtbaren Merkmale.