Der aktive Blockgletscher im Äußeren Hochebenkar

21 Pages·2015·1.28 MB·German

Kapitel 3 | Der aktive Blockgletscher im
Äußeren Hochebenkar
Karl Krainer
Zusammenfassung Abschmelzen des massiven Eiskernes zurück-
Der zungenförmige, aktive Blockgletscher zuführen. Morphologische Merkmale, hoher
im Äußeren Hochebenkar ist einer der größ- Eisgehalt und hohe Fließgeschwindigkei-
ten Blockgletscher Tirols und liegt in einem ten legen die Vermutung nahe, dass sich der
nach Nordwesten ausgerichteten Kar in den Blockgletscher aus einem schuttbedeckten
Ötztaler Alpen. Temperaturen an der Basis Kargletscher entwickelt hat.
der winterlichen Schneedecke sind deutlich In der vorliegenden Arbeit werden aktuelle
tiefer als auf permafrostfreiem Untergrund Daten über den Blockgletscher im Äußeren
neben dem Blockgletscher. Das Abflussregime Hochebenkar (Geologie im Einzugsgebiet,
des Blockgletschers ist charakterisiert durch Korngrößenverteilung der Schuttlage, ther-
starke saisonale und tägliche Schwankungen, mische Eigenschaften der Schuttlage, Hydro-
die vor allem vom lokalen Wettergeschehen logie, Georadar-Messungen) vorgestellt sowie
gesteuert werden, insbesondere von der win- Alter, Entstehung und Dynamik des Block-
terlichen Schneemenge und den sommerli- gletschers diskutiert.
chen Niederschlagsereignissen. Die Wasser-
temperaturen der Blockgletscherquellen sind
den ganzen Sommer hindurch niedrig, meist
unter 1 °C. Die kurzfristigen Schwankungen Abstract
in den Bewegungsraten zeigen eine deutliche Rock glacier Hochebenkar, one of the largest
Korrelation mit den Jahresmittelwerten der rock glaciers in the Tyrolean Alps, is a tongue-
Lufttemperatur. Überdurchschnittliche Tem- shaped active rock glacier located in a small
peraturen hatten erhöhte Fließbewegungen northwest facing cirque in the Ötztal Alps
zur Folge, während unterdurchschnittliche (Austria). During winter, the temperature
Temperaturen eine Abnahme in der Fließge- at the base of the snow cover is significant-
schwindigkeit verursachten. Die starke Ab- ly lower on the rock glacier than on perma-
nahme in der Mächtigkeit des Blockgletschers frost-free ground adjacent to the rock glacier.
im steilen Zungenbereich ist auf das verstärkte Discharge of the rock glacier is characterised
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by strong seasonal and diurnal variations and den österreichischen Alpen wurden zahlreiche
is strongly controlled by the local weather Untersuchungen, insbesondere an Blockglet-
conditions, particularly by the amount of schern, durchgeführt (Zusammenfassung in
snow and rainfall events. Water temperature Krainer et al. 2012). Untersuchungen des
of the rock glacier springs remains constantly alpinen Permafrostes sind vor allem im Zu-
low, mostly below 1 °C during the entire melt sammenhang mit der gegenwärtigen Klima-
season. During the last decades, changes in erwärmung und den damit verbundenen Aus-
the velocity of the rock glacier showed a close wirkungen auf die Kryosphäre von großem
correlation with changes in the mean annual Interesse. In den Alpen zählen Blockgletscher
air temperature of nearby weather stations. zu den auffallendsten und häufigsten Formen
Above-average temperatures resulted in in- des alpinen Permafrostes und sind auch in den
creased flow rates whereas below-average tem- Ötztaler Alpen weit verbreitet (siehe Kapitel 2
peratures caused a decrease in the flow rate. in diesem Buch).
The strong decrease in thickness in the lower- In den österreichischen Alpen wurden erstmals
most, steep part of the rock glacier was caused von Pillewizer (1938) am Hochebenkar-Block-
by increased melting of ice and indicates the gletscher Bewegungsmessungen durchgeführt.
presence of a massive ice core. Morphology, Seither, also seit mehr als 75 Jahren, werden
high ice-content and high surface flow vel oc- im Hochebenkar regelmäßig die Bewegungs-
ities indicate that the rock glacier contains a raten des Blockgletschers gemessen (Pillewizer
massive ice core and probably developed from 1957; Vietoris 1958, 1972; Haeb erli & Pat-
a debris-covered cirque glacier. zelt 1982; Kaufmann 1996, 2012; Schneider
This chapter presents new results on the rock & Schneider 2001; Kaufmann & Ladstädter
glacier at Äußeres Hochebenkar (geology of 2002, 2003; Ladstädter & Kaufmann 2005).
the catchment area, grain-size distribution Haeberli & Patzelt (1982) haben Tempera-
of the debris layer, thermal characteristics of turmessungen an der Basis der winterlichen
the debris layer, hydrology, georadar measure- Schneedecke (BTS), Wassertemperaturmes-
ments). Age, formation and dynamics of this sungen an Quellen und refraktionsseismische
rock glacier are discussed. Untersuchungen durchgeführt.
1. Einleitung 2. Untersuchungsgebiet
In den letzten zwei Jahrzehnten hat das Inte- Der Blockgletscher liegt im Äußeren Hoch-
resse an der Erforschung des Permafrostes in ebenkar, einem nach NW ausgerichteten
den Alpen stark zugenommen und auch in Kar in den Ötztaler Alpen (Abb. 1), ca.
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Kapitel 3 | Der aktive Blockgletscher im Äußeren Hochebenkar
Abb. 1: Blick auf den aktiven Blockgletscher im Äußeren Hochebenkar (Blick Richtung Süden). Ganz
rechts im Bild das Langtal mit dem Langtalferner, links im Bild das Rotmoostal und ganz links das Gais-
bergtal mit dem Gaisbergferner (Foto: Jakob Abermann)
Abb. 2: Die Wurzelzone des Blockgletschers im Äußeren Hochebenkar mit einer Depression, in der sich der
Lawinenschnee sammelt. Rechts der ältere, wenig aktive Lappen. Blick Richtung Norden
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K. Krainer
4,3 km SSW von Obergurgl im hinteren des Hangerers (3.021 m) und im Süden, ge-
Ötztal (Tirol, Österreich) (Koordinaten: trennt durch die Hochebenscharte (2.895 m),
11°00,380' O, 46°50,108' N, WGS84). Es vom Hochebenkamm mit der höchsten Erhe-
handelt sich um einen aktiven, zungenförmigen bung auf 3.149 m begrenzt. Der Blockgletscher
Blockgletscher (Abb. 1), der sich von 2.840 m wird ausschließlich vom Hoche ben kamm mit
(Wurzelzone, Abb. 2) bis auf 2.360 m Seehö- Verwitterungsschutt versorgt (Abb. 3).
he (Stirn) erstreckt. Er ist 1.550 m lang, bis zu Die Festgesteine im Einzugsgebiet des Block-
160 m breit im Bereich der Stirn, 335 m im gletschers bestehen aus Paragneis und Glim-
mittleren Bereich und bis zu 470 m im oberen mer schiefer des Ötztal-Stubai-Kristallins
Bereich und bedeckt eine Fläche von 0,4 km²; (Hoinkes & Thöni 1993, Konzett et al. 2003,
die Fläche des Einzugsgebietes beträgt 1 km². Tropper & Recheis 2003, Thöny et al. 2008,
Im Osten wird der Blockgletscher vom Massiv Tropper et al. 2012).
Abb. 3: Geologisch-geomorphologische Karte des Äußeren Hochebenkares mit dem großen aktiven Block-
gletscher. QS: Quellen an der Stirn des Blockgletschers, QO: Quellen am Ostrand; eingezeichnet sind die
Georadarprofile der 15 MHz Messung. T 1–20 = Temperatur-Messstellen
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Kapitel 3 | Der aktive Blockgletscher im Äußeren Hochebenkar
Die Gesteine bestehen hauptsächlich aus ziehung von Orthophotos und Laserscanauf-
Quarz und Biotit, untergeordnet aus Mus- nahmen (tiris) bildete die Grundlage für alle
kovit, Chlorit und Feldspat in wechselnden weiteren Untersuchungen (Abb. 3).
Anteilen. Granat tritt in Form kleiner Phäno-
kristalle auf. Akzessorische Bestandteile sind
Apatit, Turmalin und opake Minerale. Eigenschaften der Schuttlage
Feinkörnige Gesteine (Glimmerschiefer) zei-
gen eine ausgeprägte Schieferung, während Die Eigenschaften der Schuttlage, insbeson-
in grobkörnigen Gesteinen (Paragneis) die dere die Korngröße, Korngrößenverteilung
Schieferung weniger deutlich ausgeprägt ist. und Mächtigkeit sind wesentlich für die Hy-
Die Schieferung fällt nach WNW–NW (285– drologie und das thermische Regime aktiver
325°), lokal auch nach N und OSO ein, und Blockgletscher.
zwar meist mit 40–45° (35–60°). Lokal sind Die Korngröße der oberflächlichen Schutt-
klein- und großdimensionale Falten erkenn- lage wurde an mehreren Stellen untersucht.
bar. Am Hochebenkamm werden die Gestei- Da bei wurde an jeder Stelle auf einer Fläche
ne von zahlreichen steilen Störungen durch- von 5 × 5 bis 10 × 10 m der längste Durch-
zogen. Entlang dieser Störungen sind die Ge- messer von 200 Komponenten gemessen und
steine stark aufgelockert und durch Frostver- in Korngrößenklassen unterteilt.
witterung extrem zerlegt. Daher bilden diese Die Korngrößen und Korngrößenverteilung
Störungen rinnenförmige Einschnitte, ent- des feinkörnigeren Materials wurden an Pro-
lang derer vor allem mit Beginn der Schnee- ben, die an der Stirn entnommen wurden,
schmelze sehr viel Verwitterungsschutt anfällt durch Siebanalyse im Labor (händische Nass-
und sich auf den steilen Lawinenkegeln am siebung) ermittelt.
Fuße der steilen Rinnen als dünne Schuttlage
ansammeln kann.
Thermisches Verhalten der Schuttlage
In den Wintermonaten 2007/2008 und
3. Untersuchungsmethoden 2008/2009 sowie 2010/2011 wurden Tempe-
raturmessungen an der Basis der winterlichen
Schneedecke (BTS-Messungen) durchge-
Kartierung führt. Dazu wurden Temperaturlogger ver-
wendet. Das Messintervall betrug 2 Stunden,
Eine Detailkartierung der Festgesteine und die Messgenauigkeit lag bei ± 0,2 °C.
Lockersedimente sowie der geomorphologi- Bis zu 10 Temperaturlogger wurden an der
schen Erscheinungsformen des gesamten Ein- Oberfläche des Blockgletschers in ca. 2.600
zugsgebietes des Blockgletschers unter Einbe- bis 2.750 m Seehöhe installiert, zwei Sonden
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K. Krainer
neben dem Blockgletscher auf permafrost- Georadar
freiem Untergrund. Die Messstellen sind in
Abb. 3 festgehalten. Georadar (GPR, Ground Penetrating Radar)
zählt zu den geophysikalischen Standard-
methoden zur Ermittlung von Eisdicken.
Hydrologie Georadar-Messungen am Hochebenkar-
Blockgletscher wurden zunächst mit einem
Das Abflussverhalten aktiver Blockglet- niedrigfrequenten (6,5 MHz) Monopuls-
scher ist durch starke saisonale und tägliche Trans mitter durchgeführt (Span, Kuhn &
Schwankungen charakterisiert. Am Hoch- Schneider, unpubl.), später mit dem GSSI
ebenkar-Blockgletscher entspringt der Groß- SIR System 2000, ausgestattet mit einer mul-
teil des Schmelzwassers an Quellen im Stirn- tiplen Niedrigfrequenz-Antenne.
bereich. Ein kleiner Teil des Schmelzwassers Die Profile wurden mit einer 15 MHz An-
(ca. 30 %) entspringt an zwei Quellen an der tenne mit konstantem Antennenabstand
Ostseite des Blockgletschers auf ca. 2.575 m gemessen (common-offset profiling). Daten
Seehöhe. wurden unter „single-fold, fixed-offset reflec-
Ungefähr 95 m unterhalb dieser seit - tion profiling“ gespeichert. Der Abstand zwi-
lichen Quellen wurde auf einer Seehöhe von schen Sender und Empfänger betrug 4 m, der
2.555 m im Mai 2007 eine Pegelstation ein- Messabstand betrug 1 m beim Querprofil und
gerichtet, an der stündlich Pegelhöhe (Wasser- 2 m beim Längsprofil. Die Antennen waren
stand) und Wassertemperatur aufgezeichnet im rechten Winkel zur Profillinie ausgerich-
werden. tet. Die besten Ergebnisse wurden im Spät-
Die Abflussmengen bei bestimmten Pegel- winter erzielt, als der Blockgletscher von einer
höhen wurden mit der Salzverdünnungs- dicken Schneedecke bedeckt war.
methode ermittelt. Aus Abflussmessungen bei
verschiedenen Pegelständen kann schließlich
eine Eichkurve zur Umrechnung der Pegelhö-
hen in Abflussmengen konstruiert werden. 4. Ergebnisse
Die elektrische Leitfähigkeit wurde mit einem
Leitfähigkeitsmessgerät gemessen.
Im September 2008 wurde vom Amt für Hy- Morphologie des Blockgletschers
drographie der Tiroler Landesregierung eine
automatische Pegelstation unterhalb der Stirn Der Blockgletscher ist scharf begrenzt und
des Blockgletschers eingerichtet, um den Ge- hebt sich morphologisch deutlich von seiner
samtabfluss des Blockgletschers und seines Umgebung ab (Abb. 1, 3). Der Blockglet-
Einzugsgebietes zu ermitteln. scher besteht aus einem älteren Lappen (auf
der orographisch rechten Seite im oberen Teil)
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Kapitel 3 | Der aktive Blockgletscher im Äußeren Hochebenkar
und einen jüngeren Lappen, der den älteren zone, eine leichte Vegetationsbedeckung vor-
Lappen überfahren hat und die aktive Zun- handen (siehe Kapitel 8 in diesem Buch).
ge unterhalb der Karschwelle bildet (Vietoris
1972).
Die Schuttlage besteht aus einer grobblocki- Schuttlage
gen Lage an der Oberfläche mit unterschiedli-
chen Korngrößen. Die Oberfläche des Block- Die oberflächliche Schuttlage besteht aus zwei
gletschers weist eine ausgeprägte Morphologie Horizonten: einer sehr grobkörnigen Lage an
aus transversalen und longitudinalen Rücken der Oberfläche, unterlagert von einer fein-
und Vertiefungen auf. Im westlichen Teil der körnigen Lage mit einem relativ hohen Anteil
Wurzelzone ist eine Depression ausgebildet. an Feinmaterial. Die oberflächliche, grob-
Die Stirn des Blockgletschers ist steil und völ- körnige Lage weist durchschnittliche Korn-
lig frei von Vegetation (Abb. 4). Die Flanken größen von 35 cm (feinblockig), 41,5 cm und
sind ebenfalls steil, teilweise aktiv und vege- 57 cm (grobblockig) auf (Abb. 5). Die maxi-
tationsfrei, teilweise inaktiv und mit etwas malen Korngrößen liegen in fein blockigen
Vegetation bewachsen. Auch an der Oberflä- Bereichen bei 140 cm und in grobblockigen
che des Blockgletschers ist lokal, vor allem auf Bereichen bei über 2 m. Auf feinblockigen
feinkörnigen Flächen im Bereich der Wurzel- Flächen überwiegen Korngrößen von 11 bis
Abb. 4: Blick von der Gurgler Alm auf die steile Zunge des aktiven Blockgletschers im Äußeren Hoch-
ebenkar
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K. Krainer
20 cm, auch Korngrößen von 1 bis 10 und 21 Temperaturverhalten der Schuttlage
bis 30 cm sind häufig vertreten.
Auf grobblockigen Flächen überwiegen da- Haeberli & Patzelt (1982) haben im Februar
gegen Korngrößen von 21 bis 30 cm, auch 1975, 1976 und 1977 im Äußeren Hocheben-
Korngrößen von 31 bis 40 cm sind vorhan- kar eine Permafrost-Kartierung durchgeführt,
den (Abb. 5). indem sie an jeweils 2 Tagen die Temperatur
Unter der grobkörnigen Lage befindet sich an der Basis der Schneedecke gemessen sowie
eine Lage mit hohem Feinanteil (siltig-san- refraktionsseismische Messungen durchge-
dig). Diese Lage ist nur im Stirnbereich und führt und die Temperatur der Blockgletscher-
an den Flanken erkennbar. Sie weist eine sehr quellen gemessen haben. Die Mittelwerte der
schlechte Sortierung auf mit Phi-Werten von Temperaturen an der Basis der Schneedecke
2,96 und 3,23 (inclusive graphic standard de- lagen zwischen -4,8 und -7 °C, die refrakti-
viation nach Folk & Ward 1957), ähnlich wie onsseismischen Daten wiesen auf einen Eis-
bei Grundmoränen (Abb. 6). gehalt von über 50 % hin („supersaturated“).
Permafrost ist nicht nur im Blockgletscher,
sondern auch außerhalb des Blockgletschers
verbreitet (Haeberli & Patzelt 1982).
Abb. 5: Korngrößenverteilung (in %) der oberflächlichen Schuttlage auf drei verschiedenen Flächen im
mittleren Bereich des Blockgletschers im Äußeren Hochebenkar. Blau: Fläche mit feinblockiger, oberfläch-
licher Schuttlage; rot bzw. grün: Flächen mit mittel- bis grobblockigen Schuttlagen
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Kapitel 3 | Der aktive Blockgletscher im Äußeren Hochebenkar
Abb. 6: Summenkurven von feinkörnigen Proben, entnommen im Stirnbereich des Blockgletschers im Äu-
ßeren Hochebenkar (HK 1: dunkelgrün; HK 2: blau) und als Vergleich dazu Proben entnommen im Stirn-
bereich eines Blockgletschers im Kaunertal (Proben KG 1–6). Die Korngröße ist in Phi-Werten angegeben.
Im Winter 2007/2008 wurden an der Basis (T 2 und T 7) wurden deutlich höhere Tem-
der Schneedecke folgende Temperaturen auf- peraturen gemessen als im Bereich dazwischen
gezeichnet (Abb. 7): auf permafrostfreiem (T 3–T 6). Der Temperaturunterschied be-
Untergrund neben der Pegelstation verblieb trug ungefähr 2 °C (Abb. 7). Von Dezember
die Temperatur von November bis Mai kon- bis April bewegte sich die Temperatur bei T 2
stant zwischen 0 und -1 °C (T 8, Position der zwischen -3 und -4 °C und bei T 7 zwischen
Temperatursonden siehe Abb. 3). Dagegen -2 und -4 °C. An den Stellen T 3 bis T 6 wa-
wurden auf der Westseite des Blockgletschers ren die Temperaturen deutlich niedriger (-5
(T 1) zwischen November und April starke bis -9,3 °C), die Schwankungen waren gering.
Temperaturschwankungen von -2 bis -10 °C Ein Tagesgang im Temperaturverlauf wurde
gemessen. In diesem Zeitraum wurden auch nicht beobachtet.
tägliche Temperaturschwankungen aufge- Die tiefsten Temperaturen wurden Anfang
zeichnet, die darauf hinweisen, dass dieser Jänner gemessen: Bei T 1 wurde das Mini-
Temperaturlogger aufgrund von Windver- mum am 2. Jänner mit -9,9 °C erreicht. Am
frachtung nur von einer geringen oder lücken- Blockgletscher wurde dieses Minimum mit
haften Schneedecke bedeckt war. Am westli- einer Verzögerung von 2 bis 5 Tagen erreicht.
chen und östlichen Rand des Blockg letschers An den Stellen T 1, T 7 und T 8 setzte die
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Abb. 7: Temperaturen an der Basis der winterlichen Schneedecke (BTS) im Zeitraum November 2007 bis
inkl. Mai 2008 (T 1 bis T 8). Die Lage der Messstellen ist in Abb. 3 ersichtlich.
Abb. 8: Temperaturen an der Basis der winterlichen Schneedecke (BTS) im Zeitraum November 2010 bis
inkl. Mai 2011. Die Lage der Messstellen ist in Abb. 3 ersichtlich.
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