Schneehydrologische Forschung in teilvergletscherten Einzugsgebieten
Der
Alpenraum verändert sich ständig. Hautnah mitverfolgen kann man die Entstehung
neuer Landschaften beim Rückzug der Gletscher. Da
die Prozesse, welche derartige Veränderungen hervorrufen, vergleichsweise
schnell ablaufen, sind Rückzugsflächen von Gletschern für die Forschung von
grosser Bedeutung.
Wir untersuchen hydrologische Prozesse im
Vorfeld des Dammagletschers im Kanton Uri im Rahmen zweier multidisziplinärer
Forschungsprojekte über die Entstehung von Böden und Ökosystemen: BigLink und SoilTrec. Im Vordergrund steht für uns dabei
die Kopplung zwischen klimatischen Faktoren, Schnee- und Eisschmelze auf der
einen Seite, sowie Abfluss, Grundwasser und Bodenfeuchte auf der anderen Seite.
Eine zentrale Frage ist, welche Konsequenzen
die steigenden Temperaturen und die schmelzenden Gletscher mittelfristig auf
den Wasserhaushalt haben werden (Abb. 1).
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Abb. 1: Der Wasserhaushalt
im Vorfeld des Dammagletschers im Kanton Uri wird von Schnee- und
Gletscherschmelzprozessen dominiert. Das Wasser speist den
Göschernalpsee, welcher für die Stromproduktion eingesetzt wird.
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Schnee- und Eisschmelze im Gebirgsbach
Der Abfluss im
Untersuchungsgebiet variiert im Verlauf der Saison stark (Abb. 2). Obwohl das
Einzugsgebiet zu ca. 50% vergletschert ist, trägt die Schneeschmelze einen
Grossteil zur Abflussbildung bei. Erst gegen August, wenn ein grösserer Teil
der Gletscheroberfläche schneefrei geworden ist, dominiert Eisschmelze die
Abflussdynamik. Unter den heutigen klimatischen Verhältnissen trägt Regen nur
einen kleinen Teil zum Gesamtabfluss bei. Unsere Berechnungen zeigen jedoch,
dass sich diese Abflussanteile unter den erwarteten Klimaveränderungen
mittelfristig verschieben werden.
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Abb. 2: Der Abfluss im teilvergletscherten
Untersuchungsgebiet variiert stark im Saisonverlauf (oben). Modellberechnungen
zeigen, dass Schneeschmelze einen grossen Anteil zum Gesamtabfluss beisteuert.
Erst später im Sommer dominiert Gletscherschmelzwasser den Abfluss (unten).
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Tageszeitliche Schwankungen ähnlich wie in
Gezeitenzonen
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Abb. 3: Schneeschmelzprozesse
weisen einen starken Tagesgang auf. Der Rückgang des Schnees zeigt ein treppenstufenähnliches
Muster (oben). Die tagezeitlichen Schwankungen pflanzen sich fort und finden
sich sowohl in der Bodenfeuchte (Mitte) wie auch im Abfluss (unten).
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Aufgrund
der meteorologischen Randbedingungen schmilzt Schnee und Eis vorwiegend
tagsüber, so dass viele hydrologische Prozesse im Untersuchungsgebiet einen
ausgesprochenen Tagesgang aufweisen. Die Schneehöhe zeigt während der
Schneeschmelze beispielsweise einen treppenstufenähnlichen Rückgang (Abb. 3). Entsprechend
finden wir auch deutliche tageszeitliche Muster in unseren Messdaten zur
Bodenfeuchte und im Abfluss. Die Pegelschwankungen im Bach weisen ähnliche
Charakteristika auf wie Flüsse in Küstenregionen, die von den Gezeiten
beeinflusst werden. Deswegen konnten wir Grundwassermodelle, welche
ursprünglich für Küstenregionen entwickelt wurden, erfolgreich für Anwendungen
in unserem Untersuchungsgebiet anpassen.
Das Grundwasser beeinflusst die Entwicklung
im Gletschervorfeld
Das
Grundwasser im Gletschervorfeld transportiert chemische Stoffe, die bei der
Verwitterung von Gestein entstehen. Diese Verwitterungsprodukte sind eine
wichtige Randbedingung dafür, welche Pflanzen sich im entstehenden Oekosystem
etablieren können. Deshalb hat die Bodenhydrologie einen entscheidenden Einfluss
darauf, wie sich Landschaften in Rückzugsgebieten schmelzender Gletscher
entwickeln. Allerdings weiss man bis jetzt noch relativ wenig über
hydrologische Prozesse in hochalpiner Topografie. Mit unserer Forschung tragen
wir zum besseren Verständnis gebirgshydrologischer Prozesse bei und entwickeln
neue Methoden, mit denen derartige alpine Oekosysteme besser analysiert und
modelliert werden können (Abb. 4).
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Abb. 4: Schnee- und
Gletscherschmelze beeinflussen den Grundwasserpegel im Gletschervorfeld. Numerische
Modelle erlauben, die Fortpflanzung der Pegelschwankungen vom Gebirgsbach in
das Grundwasser zu modellieren.
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Weitere Informationen
Projektmitarbeitende
- Florian Kobierska
- Jan Magnusson
- Tobias Jonas
- Bruno Fritschi
- Manfred Stähli
Kontakt
