Der Sämtisersee liegt in einer der tiefsten Mulden der Schweiz. Im Winter können hier, wenn der See zugefroren ist, sehr tiefe Temperaturen auftreten. Um diese Annahme zu überprüfen, wurde am 2. April 2016 eine Temperaturmessstation installiert.
Lage
Der Sämtisersee befindet sich im östlichen Alpstein im Kanton Appenzell Innerrhoden auf dem Gebiet der Gemeinde Rüte, ca. 3 km südlich von Brülisau.
Er liegt in einer langgestreckte Mulde mit einer WSW-ENE-orientierten Talachse und wird durch die mittlere (Alp Sigel, 1737 m.ü.M.) und die südliche Alpsteinkette (Stauberenkanzel, 1861 m.ü.M.) eingefasst. Der Wasserstand des Sämtisersees ist starken Schwankungen unterworfen, die mittlere Höhe wird mit 1209 m.ü.M. angegeben. Beim Plattenbödeli auf einer Höhe von 1279 m.ü.M. befindet sich der Überlaufpunkt (niedrigster Sattel) der Mulde, in welcher der Sämtisersee liegt.
Mit einer maximalen Tiefe von 70 m ist die Senke des Sämtisersees nach dem Seeli bei Seelisberg/NW die zweittiefste geschlossene Mulde der Schweiz.
Auf dem Hohen Kasten ist eine Webcam installiert, welche gegen WSW ausgerichtet ist und bei guten Sichtverhältnissen Eindrücke vom Sämtisersee liefert:
Der Alpstein gehört zu den nördlichen Kalkalpen. Bedingt durch die hohe Löslichkeit des Kalkgesteins unter Einwirkung von Wasser und CO2 verwittert dieses und es haben sich vielfältige Karsterscheinungen ausgebildet, welche während der Eiszeiten glazial überprägt wurden.
Es wird davon ausgegangen, dass die Mulde des Sämtisersees einen glazialen Ursprung hat und mit tonigem Moränenmaterial abgedichtet wurde. Die Mulde war nach der Eiszeit komplett mit Wasser gefüllt und entwässerte über das Brüeltobel in die Sitter. Erst nach und nach führten die oben erwähnten Lösungsprozesse dazu, dass der Sämtisersee unterirdisch ins Rheintal entwässert, wie verschiedene Tracerversuche ergeben haben.
Eine schöne Zusammenstellung zur Geologie des Alpsteins findet sich unter http://www.geo-alpstein.ch/geologie_des_alpsteins , lesenswert ist ebenfalls . Zu den Markierversuchen gibt eine Übersicht.
Eigenschaften
Tiefste Stelle
~1209 m
Seespiegel kann um mehrere Meter schwanken
Höhe Überlaufstelle
1279 m
beim Plattenbödeli
maximale Tiefe
~70 m
zweittiefste Senke in der Schweiz ohne oberirdischen Abfluss
Fläche auf Höhe der Überlaufstelle
1.28 km2
Volumen des Kaltluftsees
51'292'000 m3
Einzugsgebiet des Kaltluftsees
13.21 km2
davon gehören 8.16 km2 zum Zwischeneinzugsgebiet unterhalb Leck (Überlaufstelle der Senke zw. Furgglenalp und Bollenwees).
Sky View Faktor
0.84 - 0.87 im Bereich des Sees
sichtbarer Anteil des Himmels gegenüber einer Ebene
Der Kaltluftsee auf der Alp Sämtis weist verschiedene Besonderheiten auf, die im Folgenden beschrieben werden.
Solange der Sämtisersee nicht mit Eis und Schnee bedeckt ist, hat er einen ausgleichenden Einfluss auf den Temperaturverlauf. Einerseits wirkt er als Wärmespeicher, andererseits als Feuchtequelle. Das Feuchteangebot führt in Strahlungsnächten zur vermehrten Bildung von Nebel.
Dies erhöht die langwellige atmosphärische Gegenstrahlung und dämpft den nächtlichen Temperaturrückgang stark oder führt gar zu einem Temperaturanstieg. Zum einen variiert der Einfluss des Sees im Jahresverlauf durch das Zufrieren im Spätherbst/Frühwinter bzw. das Abtauen der Eisdecke im Frühling. Andererseits ist der Wasserspiegel extremen Schwankungen unterworfen: Nach Trockenperioden kann der See fast vollständig auslaufen (z.B. Sommer 1998, Juli 2017 und Juli 2018) oder aber bis zu 7 m über den Mittelstand (Frühjahr 1999) ansteigen .
Der Kaltluftsee auf der Alp Sämtis weist ein komplexes, über 13 km² grosses Einzugsgebiet auf. Dieses umfasst praktisch den gesamten Bereich zwischen der mittleren und der südlichen Alpsteinkette und erstreckt sich im WSW bis zum Zwinglipass. In ihm enthalten sind zwei weitere Kaltluftseen: der Fälensee sowie die Senke zwischen der Alp Furgglen und der Bollenwees. Diese beiden Kaltluftseen liegen stromaufwärts, ihr kumuliertes Einzugsgebiet umfasst 5 km². In einer ersten Phase trägt die hier gebildete Kaltluft nicht zur Ausbildung des Kaltluftsees am Sämtisersee bei. Dies ist erst dann der Fall, wenn die beiden oberen Kaltluftseen (Fälensee: 3.9 Mio m³ bzw. Furgglen/Bollenwees: 0.9 Mio m³) mit Kaltluft gefüllt sind und bei der Bollenwees bzw. bei Leck überfliessen.
Der Sämtisersee scheint ausserordentlich föhnanfällig zu sein. Dieser Vermutung wurde im Rahmen einer Messkampagne zwischen November 2021 und April 2022 in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe Meteorologie, Umwelt und Luftverkehr der Züricher Hochschule für Angewandte Wissenschaften nachgegangen. Erste Resultate bestätigen die Vermutung, eine ausführliche Auswertung der Messungen steht noch aus. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass der Föhn tendenziell häufiger bis an den Sämtisersee vorstösst als an die nahegelegenen Stationen Wasserauen und Brülisau. Beide werden von der Firma DTN (ehemals MeteoGroup/Meteomedia) betrieben und sind für das häufige und intensive Auftreten von Föhn bekannt . Stromaufwärts ist die Talachse des Rheintals direkt gegen die südliche Alpsteinkette (Furgglenfirst, Hüser, Stauberen) gerichtet: Beim Anströmen des Föhns wird diese über- und bei der Saxerlücke umflossen. Die erhöhte Föhnhäufigkeit führt dazu, dass die Ausbildung eines Kaltluftsees häufig gestört ist oder ein vorhandener Kaltluftsee rasch ausgeräumt werden kann. Ideale Bedingungen für die Ausbildung eines Kaltluftsees treten, verglichen mit anderen Regionen (insbesondere dem Jura), wesentlich seltener auf.
Sonnenstandsdiagramm für den Sämtisersee mit Horizontlinie. In den Wintermonaten erhält der Boden des Kaltluftsees kaum noch Sonne.
Messungen im Gebiet
Vom Sämtisersee sind keine historischen Temperaturmessungen bekannt. Wie tief die Temperatur unter idealen Bedingungen am Sämtisersee sinken kann, darüber soll eine Temperaturmessstation Aufschluss geben, welche am 2. April 2016 installiert wurde. Die Station besteht aus einem Tinytag Plus 2 Datenlogger von Gemini, an welchen ein externer PT100-Sensor angeschlossen ist. Beide Komponenten sind für die Messung extrem tiefer Temperaturen ausgelegt (Betriebstemperatur: -40°C, Sensorik: -50°C). Der Sensor ist durch einen aktiv ventilierten Strahlungsschutz der Firma Lambrecht geschützt, welcher seinerseits durch ein Solarmodul gespiesen wird. Für die Registrierung von Temperaturminima alleine wäre ein passiv ventilierter Strahlungsschutz ausreichend. Für eine möglichst genaue Erfassung der Tagesmaxima und somit der Temperaturamplitude wurde jedoch die aktiv ventilierte Variante gewählt.
Seit dem 19. September 2019 ist an der Hauptstation ein Echtzeitsensor der Firma Decentlab installiert, welcher alle 2 Minuten Messwerte der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit liefert. Die Daten können hier abgerufen werden. Die Sensorik im gleichen Strahlungsschutz wie der Datenlogger untergebracht.
Temperaturmessstation am Sämtisersee. Links im Hintergrund befindet sich der Hohe Kasten.
Bei der Wahl des Messstandortes wurden folgende Überlegungen angestellt:
Die Aufstellung soll nach Möglichkeit gemäss den Vorschriften der World Meteorological Organisation (WMO) erfolgen
Die Aufstellung soll eine möglichst niedrige (d.h. gute) Klassifikation nach Leroy erreichen.
Einschränkungen bei der Aufstellung ergeben sich durch die folgenden Anforderungen:
Die Sensorik soll hochwassersicher angebracht sein (vgl. Hochwasser 1999).
Die Sensorik soll auch bei grossen Schneehöhen nicht eingeschneit werden (vgl. maximale Schneehöhen an den nahe liegenden SLF-Stationen Schwägalp bzw. Iltios).
Schutz vor Beschädigung (weidendes Vieh)
Ausnutzung bestehender Installationsmöglichkeiten, um den Montageaufwand zu minimieren und den Alpbetrieb möglichst nicht zu beeinträchtigen.
Mit der Aufstellung an einem Freileitungsmast der Swisscom konnten diese Anforderungen zu grossen Teilen erfüllt werden. Die Messhöhe von 3.1 m ab Boden weicht von den in der Schweiz üblichen 2 m ab, ist aber im Licht der oben erwähnten Einschränkungen als sinnvoller Kompromiss zu betrachten.
Die Resultate der Messungen sind hier zusammengestellt.
Verdankung
Vielen Dank an alle, welche den Stationsbau ermöglicht haben! Besonders zu erwähnen sind:
die Alpgenossenschaft Appenzeller Sämtis für die Erlaubnis, auf ihrem Grund eine Station aufzustellen,
der Geschäftsbereich IT, Network & Infrastructure der Swisscom für die Erlaubnis, einen Freileitungsmast zu nutzen,
die Bauverwaltung Inneres Land AI für das speditive Bewilligungsverfahren,
Rita und Wisi Inauen-Arnold vom Berggasthaus Plattenbödeli für den Transport und das Leihmaterial für die Montage,
die Herren Kunz und Kopp für die Expertise bei der Konzeption und die Mithilfe beim Aufbau der Station.
World Meteorological Organization. 2008. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization. http://library.wmo.int/pmb_ged/wmo_8_en-2012.pdf.
Büchler, Hans. 2014. Der Alpstein: Natur und Kultur im Säntisgebiet. Herisau: Appenzeller Verlag.
Krayss, Edgar, and Keller, Oskar. 1989. “Die Jüngere Eiszeitliche Gletscher- Und Landschaftsgeschichte Innerrhodens Und Des Alpsteins.” https://doi.org/10.5169/seals-405258.
