WSL-Forschungsprogramm «Extremes»

Als Folge der Globalisierung und des Klimawandels treten Extremereignisse immer häufiger und heftiger auf. Welche Auswirkungen entstehen für die Umwelt und die Gesellschaft? Wie können wir uns auf Extremereignisse vorbereiten, die bisher noch nie eingetreten sind? Diesen Fragen haben wir uns im Extremes-Programm angenommen. 

Von 2021 bis 2025 erforschten fünf Projekte Auswirkungen auf verschiedene Umweltsysteme und entwickelten zusammen mit der Praxis Lösungen. Zusätzlich wurden übergeordnete Synthese-Produkte entwickelt, zu welchen die Projekte massgeblich beigetragen haben. Viele dieser Synthese-Produkte fassen vor allem neues Wissen zu extremer Trockenheit zusammen, weil vier der fünf Projekte sich mit den Auswirkungen zunehmender Hitze und Trockenheit befasst haben.

Ein Blick in die Zukunft

Klimamodelle sagen generell zunehmende Temperaturen, mehr Hitzetage sowie häufigere und stärkere Trockenperioden voraus.  Wie wirkt sich das auf Böden, Permafrost, Naturgefahren, Gewässer, Bäume und Wälder, Biodiversität, Landwirtschaft und vieles mehr aus? Die im Programm erarbeiteten Zusammenhänge wurden in einer WebApp zusammengetragen. Diese zeigt, wie sich in den nächsten 20 Jahren extreme Wetterereignisse wie Hitze, Trockenheit oder Starkniederschläge auf die Lebensgrundlagen der Schweiz auswirken können.

Die fünf Projekte

Extreme Thaw

Das Projekt “Unprecedented Permafrost Thaw – Unlocking Ground for New Life and Release of Old Soil Carbon, Pollutants, and Pathogen” hat untersucht, wie das Auftauen des Permafrosts und die beispiellose Klimaerwärmung die alpinen Ökosysteme verändern. Dies betrifft zum Beispiel die Böden, darin enthaltene Mikroorganismen und Schadstoffe sowie den gespeicherten Kohlenstoff.

MountEx

Das Projekt “Mountain Spruce Forests As Hotspots for Extremes: Impacts, Resilience and Management Priorities” unterstützt die Forstpraxis darin, die Bewirtschaftung von Gebirgswäldern in Bezug auf Risiken durch extreme Störungen effizient zu priorisieren, und so die Schutzwirkung der Wälder optimal zu erhalten.

Malefix

Das Projekt “Machine-Learning-Aided Forecasting of Drought-Related Extremes” entwickelte ein integriertes Frühwarnsystems für Waldbrände, Gletscherschwund, Wassertemperaturen, aquatische Biodiversität (Fische), Borkenkäferbefall und Grundwasserstände. Das System liefert zuverlässige, probabilistische Vorhersagen und unterstützt Entscheidungsträger:innen im Management von Wasser, Wäldern und Naturgefahren.

 

Emerge

Das Projekt “Providing data for effective mitigation and adaptation strategies to tackle extreme droughts in mountain regions” kombiniert Beobachtungen und Modell-Simulationen, um die Auswirkungen vergangener und zukünftiger extremer Dürren in Gebirgsregionen – insbesondere in den Schweiz – besser zu verstehen. Dies dient der Vorbereitung  politischer Entscheidungsträgerinnen auf die Herausforderungen dieser Ereignisse.

 

Alanex

Das Projekt “Artificial Light at Night: Mitigating an Extreme Disturbance for Humans and the Environment” vereinte Lichtplaner:innen, Praktiker:innen sowie Vertreter:innen der Ökologie und Sozialwissenschaften, um Wege für eine nachhaltige Beleuchtungs zu entwickeln, welche die negativen Auswirkungen von künstlichem Licht in der Nacht mindern und gleichzeitig den menschlichen Beleuchtungsbedarf decken.

Die wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die Folgen des Klimawandels, insbesondere Hitzewellen und Trockenheit, sind auch in der Schweiz zunehmend sichtbar. Die Forschung schafft Grundlagen, um klimabedingte Extremereignisse und deren Auswirkungen besser vorhersagen und sich darauf vorbereiten zu können. Die wichtigsten Schlussfolgerungen aus dem Programm sind:

  • Lösungsansätze für den Umgang mit Extremereignissen erfordern die enge und frühzeitige Zusammenarbeit zwischen akademischen und nicht-akademischen Fachleuten, wie sie beispielsweise im WSL-Forschungsprogramm EXtremes (2020–2025) gepflegt wird. 
  • Insbesondere das Einbinden der Praxis bereits in der Phase des Definierens der Projektinhalte trägt wesentlich dazu bei, dass die Resultate den Anforderungen der Praxis gerecht werden. 
  • Gemeinsame Datengrundlagen (z.B. von extremen Klimaszenarien) für die Analyse von Auswirkungen in mehreren Programm-Projekten erlauben eine breit abgestützte Integration und Synthese, weil die Resultate auf denselben Grundannahmen basieren. 
  • Die Schweiz hat einige starke Trockenperioden erlebt in der kürzeren Vergangenheit (2003, 2011, 2015, 2018, 2020, 2022) welche bereits starke Auswirkungen auf die Wasserverfügbarkeit und die vom Wasser abhängigen Bereiche (Natur, Landwirtschaft, Kühlung, Trinkwasser, Schifffahrt, etc.) gezeigt hat. Die im Program “Extremes” analysierten Auswirkungen zeigen, dass bereits bei durchschnittlicher weiterer Klimaerwärmung (gemäss CH2018) noch deutlich stärkere Trockenereignisse wahrscheinlich sind, und dass im Extremfall (Extremszenarien), auch solche Ereignisse noch deutlich übertroffen werden können. 
  • Um solch extreme Trockenperioden ohne allzu grosse negative Auswirkungen bewältigen zu können, braucht es gut abgestimmte Prozesse zwischen den unterschiedlichen Bereichen des Bevölkerungsschutzes. Das Programm “Extremes” hat zu dieser Optimierung beigetragen durch das Entwickeln und Ausformulieren einer TableTop Übung zu extremer Trockenheit in der Schweiz zusammen mit dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz (BABS) und dem ETHZ Center for Security Studies (CSS). Eine erste TableTop-Übung wurde 2025 an der WSL durchgeführt, mit Vertretern unterschiedlicher Organisationen des Bevölkerungsschutzes (Krisenstäbe, Polizei, Ambulanz, Feuerwehr, etc.). Ähnliche TableTop Übungen wurden und werden seither mit dem vorbereiteten Material in kleinerem oder grösserem Rahmen durchgeführt. 
  • Dabei hat sich gezeigt, wie schwierig es für Blaulicht-Organisation ist, sich auf eine sich anbahnende Trockenheit vorzubereiten. Anders als die plötzlichen Extremereignisse, auf welche Blaulichtorganisationen vorbereitet sind (Grossunfälle, Erdbeben, grosse Brände, Überschwemmungen, etc), bahnt sich die Trockenheit oft nur sehr langsam an, oft über mehrere Monate. Es ist daher sehr schwierig, das Auslösens der nächsten Eskalationsstufe zeitlich gut zu planen, denn dies bedingt, dass man weiss, was noch auf einen zukommt. Gerade für solche langsam sich aufbauende, und eventuell sehr lange anhaltende Extreme-Ereignisse, ist der Einbezug von Wissenschaft und Modellierung eine wichtige Komponente, um die Entscheidungsträger mit Szenarien und zugehörigen Wahrscheinlichkeiten zu versorgen.

Produkte und Events

Syntheseprodukte

TableTop Drought: Ist die Schweiz für eine extreme Trockenheit gerüstet? Um diese Frage zu beantworten, entwickelte das Forschungsprogramm Extremes mit dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und dem Center for Security Studies der ETH ein eintägiges Planspiel. Anhand von vier kantonalen Dürreszenarien analysierten interdisziplinäre Teams die verfügbaren und zusätzlich benötigten Ressourcen zur Bewältigung einer anderthalbjährigen Dürre in der Schweiz. PDF Trialog-Artikel 

WebApp Extremes: Basierend auf aktueller Forschung zeigt die interaktive Web-App, wie sich extreme Wetterereignisse wie Hitze, Trockenheit oder Starkniederschläge auf die Lebensgrundlagen in der Schweiz auswirken könnten – je nach eingeschlagenem Klimapfad. Mit einem bewusst provokanten Ton und einer Prise Humor vermittelt die WebApp eine Vorstellung über die Wirkungen und Kettenreaktionen, die durch ein paar Grad Erwärmung ausgelöst werden können. Gleichzeitig präsentiert sie Massnahmen und Lösungsansätze. WebApp  

Extremeszenarien: Im Programm wurden die Eckpunkte für extreme Trockenszenarien skizziert aus der Sicht unterschiedlicher Nutzer von Klimadaten. Diese wurden anschliessen an der ETH mittels “Ensemble-Boosting” gerechnet und an der WSL auf 100m räumlicher Auflösung herunterskaliert. Sie umfassen 1- bis 5-jährige Trockenperioden (zwei unterschiedliche Intensitäten), und entweder mit ganzjährigem oder nur je halbjährigem (Winter oder Sommer) Boosting für Trockenheit. CHELSAch-daily (Link noch nicht aktiv). 

WSL-Bericht Extremes: Anlässlich des WSL-Forum für Wissen 2025 erschien ein Tagungsband mit Beiträgen zur aktuellen Forschung, u.a. zu  Trockenheit, Hitze, Permafrost und Störungen im Gebirgswald. 

PDF Tagungsband WSL-Bericht Aus Störungen und Extremereignissen im Wald lernen: Im Forum für Wissen 2023 wurden wissenschaftliche Grundlagen präsentiert, aus welchen Handlungsmassnahmen für den Umgang mit Störungen und Extremereignissen erarbeitet werden können. 

PDF Tagungsband Katzen hüten. So fühlt sich die Leitung grosser Forschungsprogramme manchmal an. Das gilt auch für das WSL-Programm Extremes. Wo liegen die grössten Herausforderungen in der inter- und transdisziplinären Zusammenarbeit? Und wie können diese überwunden werden? Die Begleitforschung von Lisa Deutsch ging diesen Fragen auf den Grund: Deutsch et al. 2025

 

Events

Die WebApp Extremes wird bis 2030 in der Umwelt Arena in Spreitenbach ausgestellt.

Als akademischer Partner der Zürich Climate Week (4.-9. Mai 2026) organisiert das Programm am 4. Mai 2026 einen Trialog-Workshop mit Behörden, Forschenden und der Versicherungsindustrie zum Thema Trockenheitsresilienz. Am 7. Mai 2026 ist die WebApp Extremes Teil der Ausstellung anlässlich des Net Zero Days 2026 der ETH Zürich. 

Anlässlich der ALPS Netzwerktagung zum Motto “Gefährlich schön, schön gefährlich?” vom 1. Juni 2026 in Bern, wird nicht nur die WebApp Extremes präsentiert, sondern im Rahmen einer Podiumsdiskussion auch deren Entwicklungsgeschichte. 

Die aus dem EMERGE-Projekt hervorgegangene Ausstellung Echoes of Drought (27.8-5.9.2026, Zürich) zeigt  die ökologischen, geopolitischen und sozioökonomischen Auswirkungen von Megadürren auf die Schweizer Alpen -  ästhetisch und wissenschaftsbasiert.