Für die Schweiz ist die Gletscherbeobachtung von grosser Bedeutung, da diese als Grundlage von Untersuchungen zu den Auswirkungen der Klimaänderungen, des Wasserhaushalts und dem Schutz vor Naturgefahren dient. Das Schweizer Gletschermessnetz GLAMOS verfolgt das Ziel einer langfristigen und regionalen Gletscherbeobachtung in der Schweiz. GLAMOS wird finanziell gestützt vom Bundesamt für Umwelt, der MeteoSchweiz im Rahmen GCOS Schweiz, und der Akademie für Naturwissenschaften und betrieben durch die ETH Zürich und die Universitäten Freiburg und Zürich.

Die systematische Erhebung und Beobachtung des Gebirgspermafrostes ist von zunehmender Bedeutung als Indikator von Klimaveränderung und als Ausgangspunkt von Naturgefahren. Das Schweizer Permafrostmessnetz PERMOS verfolgt das Ziel einer systematischen Beobachtung von Gebirgspermafrost in der Schweiz. PERMOS wird finanziell gestützt vom Bundesamt für Umwelt, der MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz und der Akademie für Naturwissenschaften. Betrieben wird es durch die PERMOS Partnerorganisationen, die Universitäten Freiburg, Zürich und Lausanne, die ETH Zürich, die Fachhochschule der italienischen Schweiz SUPSI und das WSL-Institut für Schnee und Lawinenforschung SLF.

Sicherung langjähriger Permafrostbeobachtungen am Standort Tsaté im Rahmen von PERMOS

Die systematische Erhebung und Beobachtung des Gebirgspermafrostes in den Schweizer Alpen wird durch das Schweizer Permafrost-Messnetz PERMOS sichergestellt. Aufgrund der extremen Bedingungen in hochalpiner Umgebung muss die Messinfrastruktur regelmässig renoviert oder sogar komplett erneuert werden. Dies war der Fall für das 2004 erstellte Bohrloch Tsaté, dessen Temperaturmessreihe zunehmend Inkonsistenzen zeigte. Eine Kalibrierung oder Ersatz der im Bohrloch blockierten Thermistorenkette war nicht möglich. MeteoSchweiz unterstützte im Rahmen von GCOS Schweiz die Universität Lausanne bei der Erneuerung des Bohrlochs in Tsaté.

Die Schneebedeckung spielt einerseits als Klimafaktor eine entscheidende Rolle, anderseits ist sie ein essentieller Wirtschaftsfaktor für den Tourismus, die Wasserwirtschaft, die Hydroenergie, die Landwirtschaft und das Verkehrswesen. Das Schneewasseräquivalent (SWE) beschreibt die Menge Wasser (mm), die in einem Schneepaket enthalten ist, was gleichzeitig dessen Last (kg/m2) entspricht.

SWE Messungen im Wägital

Die SWE Messreihe des Wägitals ist die weltweit längste eines Einzugsgebietes (seit 1943). Zudem werden seit 1925/1926 Totalisatorenmessungen in diesem Gebiet durchgeführt. Um die Fortführung dieser Messreihen zu sichern, unterstützt MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz seit 2010 deren Betrieb. Das Messnetz, ursprünglich von der ETH Zürich betreut, wird seit 1998 von der Firma Meteodat GmbH betrieben.

SWE Messungen im schweizerischen Alpenraum

Die Schneestationen im schweizerischen Alpenraum ergeben eine bezüglich Qualität, Länge und Abdeckung einzigartige Datenquelle zur räumlich-zeitlichen Variabilität der Schneedecke im alpinen Gelände. Im Zusammenhang mit den operationellen Schnee- und Lawinenbeobachtungen, pflegt das WSL Institut für Schnee und Lawinenforschung SLF diese langjährigen SWE Messreihen. Da die Weiterführung der wichtigsten SWE Messungen nicht gesichert war, werden diese von MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz finanziell unterstützt.

Historische Dokumentendaten zu Beobachtungen des Wetters und Klimas in der Vergangenheit sind eine wichtige Grundlage für die Klimaforschung. In der Euro-Climhist Datenbank werden tägliche Wetteraufzeichnungen (Beobachtungen und instrumentelle Messungen), Nachrichten zu Naturkatastrophen und extremen Wetterereignissen sowie phänologische Daten aus der Periode vom Mittelalter bis zur heutigen Zeit erfasst, gespeichert, ausgewertet und der Forschung zu Verfügung gestellt. Um den Betrieb, Auf- und Ausbau von Euro-Climhist am Historischen Institut der Universität Bern langfristig zu sichern, unterstützt MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz die Datenbank seit 2010.

Das globale Monitoring von Gletschern ist von entscheidender Bedeutung für die Überwachung des Klimasystems. Gletscher sind wichtige Klimaindikatoren und spielen eine zentrale Rolle für den regionalen Wasserhaushalt und die Änderung des globalen Meeresspiegels. Als internationales Datenzentrum sammelt der World Glacier Monitoring Service (WGMS) standardisierte Beobachtungen über Gletscherschwankungen und Gletscherinventare und stellt diese der Forschung zur Verfügung. Der Betrieb des WGMS mit Sitz am Geographischen Institut der Universität Zürich wird seit 2010 von MeteoSchweiz im Rahmen von GCOS Schweiz finanziell unterstützt.

In der Klimatologie dienen die Aufzeichnungen zur Sonnenfleckentätigkeit der Langzeit-Rekonstruktion der Sonneneinstrahlung, da die Anzahl Sonnenflecken stark mit der totalen solaren Einstrahlung korreliert. Das Sonnenobservatorium Specola Solare Ticinese hat seit seiner Gründung im Jahre 1957 durch die ETH Zürich systematisch die Sonnenflecken beobachtet. Seit 1981 wird das Beobachtungsprogramm von der Associazione Specola Solare Ticinese (ASST) begleitet. Um die langfristige Archivierung, Digitalisierung und Veröffentlichung der historischen Sonnenfleckenzeichnungen und -daten zu gewährleisten, wird in dieser Studie eine Zusammenarbeit der ETH Zürich-Bibliothek und der ASST finanziell unterstützt.

Aufzeichnungen der Gefrier- und Auftaudaten von Seen liefern wertvolle Rückschlüsse auf das regionale Klima. Abhängig von der Grösse und geographischen Lage eines Sees sind allerdings nicht alle Beobachtungsmethoden gleich geeignet. Basierend auf einer vorhergehenden Machbarkeitsstudie über Seevereisung beabsichtigt diese Studie der ETH Zürich, die daraus hervorgehenden, vielversprechendsten Methoden an verschiedenen Seen operationell zu prüfen und zu implementieren.

Aerosol Optical Depth (AOD) ist eine essentielle Klimavariable, die für die Klima- und Atmosphärenforschung von großer Bedeutung ist, da sie einen der wichtigsten Parameter für den Strahlungsantrieb der Erde darstellt. Die AOD wird unter anderem mittels Precision Filter Radiometer (PFR) als Beitrag zum Global Atmosphere Watch (GAW) Programm gemessen. Das PMOD World Aerosol Optical Depth Reserach and Calibration Centre (WORCC) hält den PFR Standard für AOD Messungen. Im Rahmen dieser Studie führt das PMOD/WRC eine Neubewertung der AOD-Zeitreihen des GAW-PFR Netzwerks durch, welches an diesem Zentrum unterhalten werden.

Schnee ist eine essentielle Klimavariable und wird neben der Schneehöhe auch durch das Schneewasseräquivalent (SWE) charakterisiert. Dieses wird traditionell durch Wägen einer Schneeprobe bestimmt. Neue Studien haben gezeigt, dass sich das SWE auch mit Hilfe von Signalen des Globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) bestimmen lässt. Aus dem Unterschied der oberhalb und unterhalb der Schneedecke durch GNSS-Empfänger registrierten Signalcharakteristik, kann das SWE abgeleitet werden. Das SLF klärt im Rahmen dieser Studie in Zusammenarbeit mit Partnern die Eignung dieser Methodik für die automatisierte, operationelle Messung des Schneewasseräquivalents in den Schweizer Alpen ab.

Qualitätsanalyse des Schweizer Phänologie-Beobachtungsnetz

Wachstums- und Entwicklungserscheinungen von Pflanzen werden stark von klimatischen Verhältnissen beeinflusst. Deshalb stellen phänologische Beobachtungen wichtige Klimaindikatoren dar. Schweizweit wurden zwölf Stationen des Phänologie-Beobachtungsnetzes im Rahmen von GCOS Schweiz inventarisiert. Das Geographische Institut der Universität Bern überprüfte in dieser Studie diese Auswahl der wichtigsten phänologischen Stationen und Beobachtungsreihen als Beitrag zu GCOS Schweiz.

Aufarbeitung und Homogenisierung von historischen Längenänderungsmessreihen von Schweizer Gletschern

Im Rahmen der Gletscherbeobachtung wurde seit den 1880er Jahren systematisch die Veränderung der Zungenposition erhoben und daraus die Längenänderung bestimmt. Jedoch waren diese Längenänderungsbeträge nicht georeferenziert und oftmals lückenhaft. Deshalb wurden im Rahmen dieser Studie der ETH Zürich die historischen Längenänderungsmessreihen systematisch aufgearbeitet und homogenisiert.

Erarbeitung einer Kommunikationsstrategie für die Schweizer Kryosphäremessnetze

Das Schweizer Kryosphären-Beobachtungsnetz umfasst die Bereiche Gletscher, Schnee und Permafrost und ist integraler Bestandteil des langjährigen Klimamonitorings im Schweizer Alpenraum. Ein wichtiger Faktor, der die langjährige Sicherung der Klimamessreihen begünstigt, ist die Steigerung des öffentlichen Bewusstseins bezüglich der Bedeutung der Klimabeobachtung. Deshalb wurden im Rahmen dieser Studie der Universität Freiburg alle in den Kryosphärenmessnetzen involvierten Partner zusammengebracht, um die Grundlagen einer gemeinsamen Kommunikationsstrategie zu erarbeiten.

Qualitätssicherung langjähriger Schneewasseräquivalent-Messungen

Messungen des Schneewasseräquivalent (SWE) sind bedeutend für die Flutvorhersage, die Schneelastnormen oder die Validierung von Fernerkundungsdaten. Heute werden SWE-Daten manuell erhoben. Dies ist allerdings sehr zeitintensiv und es wird zunehmend schwierig, Personal zu finden, das konsistent über die gesamte Saison Messungen betreibt. Deshalb wurden im Rahmen dieser Studie des SLF verschiedene automatisierte Messmethoden mit der konventionellen Messtechnik verglichen.

Vergleich von räumlich hochaufgelösten Messungen der Schneeverteilung mittels manueller, laser- und drohnengestützter Messungen im Wägital

Im Wägital besteht eine weltweit einzigartig lange Messreihe der Schneedichte, beziehungsweise des Schneewasseräquivalents und der Schneehöhe eines Einzugsgebiets. Die manuelle Aufnahme der Schneehöhe ist jedoch mit grossen Unsicherheiten behaftet. Als Alternative bietet sich die drohnengestützte Messung an, weil sie kostengünstige, hoch aufgelöste Abschätzung von Schneehöhen ermöglicht. Ziel dieser gemeinsamen Studie von SLF und der Meteodat GmbH war es, das Potential dieser drohnengestützten Messmethode zu bewerten.

Integriertes Monitoring der Vereisung ausgewählter Schweizer Seen

Aufzeichnungen der Gefrier- und Auftaudaten von Seen liefern wertvolle Rückschlüsse auf das regionale Klima und helfen beim Erstellen von hydrologischen Modellen. Abhängig von der Grösse und geographischen Lage eines Sees sind allerdings nicht alle Beobachtungsmethoden gleichermassen geeignet. Deshalb ist eine sorgfältige Abwägung der verfügbaren Methoden notwendig. Aus diesem Grund unterstützte Meteoschweiz im Rahmen von GCOS Schweiz eine Machbarkeitsstudie, in der Satellitenbilder, Webcams, und In-Situ Messungen zur Beobachtung von Seevereisung verglichen wurden. Die Studie wurde durchgeführt von der ETH Zürich, der Universität Bern und der Eawag.