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Die Gletscher der Schweizer Alpen im Jahr 1995/1996
Kurzfassung des 117. Berichts der Glaziologischen Kommission der Schweizerischen Akademie der Naturwissenschaften (GK/SANW) und der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW/ETH-Zürich).
In der Schweiz werden die Gletscher seit 1880 systematisch beobachtet. Dass wir auf diese weltweit einzigartige Messreihe zurückblicken können, verdanken wir der Weitsicht der damaligen Initianten, allen voran A. Forel, aber auch all ihren Nachfolgern. Bei dieser Gelegenheit darf man die Leute an der Front, die vielen Beobachter an den Gletscherstirnen, nicht vergessen. Sie erheben die Grundlagendaten unter manchmal mühevollen, manchmal auch erlebnisreichen und schönen Bedingungen.
Zu einer über hundertjährigen Reihe gehören auch Veränderungen und Anpassungen. Markus Aellen wurde nach 25 Jahren Mitarbeit am Schweizer Gletschermessnetz im Februar 1996 an der VAW pensioniert. Ausserdem ist er auf Ende des letzten Jahres aus der Gletscherkommission der SANW ausgetreten.
Auch die Gletscherkommission selbst erfuhr zu Beginn dieses Jahres eine Veränderung: Künftig sollen nicht nur die Gletscher, sondern generell Eis in all seinen natürlichen Formen behandelt werden. Das heisst konkret, dass sich die Kommission vermehrt auch den Themenkreisen Schnee und Permafrost widmen wird. Ihre personelle Besetzung wurde dementsprechend erweitert. Im Anhang des vorliegenden Artikels wird ein Permafrostprojekt aus dem Engadin vorgestellt, bei dem auch langfristige Beobachtungen im Zentrum stehen.
Im Jahr 1996 wurde der Massenhaushalt an den drei Gletschern Gries, Suvretta und Aletsch mit drei verschiedenen Methoden ermittelt und die Längenänderung von 91 Gletschern erfasst. Die Verhältnisse waren so schwierig, dass in den vergangenen 30 Jahren lediglich in drei Jahren weniger Gletscherzungen beobachtet wurden ( 1974, 1984 und 1993 ).
Bezogen auf 1961-1990 war 1996 weltweit um 0,22 °C zu warm. Damit weisen nun bereits 18 aufeinanderfolgende Jahre Temperaturüberschüsse auf. Indessen war im Jahr 1995 die Abweichung fast doppelt so gross ( 0.38 °C ). Der kleinere Überschuss insbesondere über Eurasien hängt primär mit einer markanten Verschiebung der atmosphärischen Zirkulationsmuster zusammen. Das Ozonloch in der Antarktis war ebenso deutlich ausgeprägt wie in den Vorjahren. Es gab global überdurchschnittlich starke Niederschläge, und auch die Aktivität der Wirbelstürme war wie im Vorjahr über der Norm ( WMO 1995, 1997 ).
In der Schweiz ist das Jahr 1996 hinsichtlich der Witterung dagegen durchschnittlich verlaufen. Es waren nur wenige extreme Wetterereignisse zu verzeichnen, was auch in der Unwetterstatistik zum Ausdruck kommt ( Röthlisberger 1997 ): 30 Ereignisse verursachten Schäden von lediglich 30 Mio. Fr. ( Mittel von 1972 bis 1996: 183 Mio. Fr. ). Im Gegensatz zu den sehr warmen Vorjahren waren nur noch geringfügige Temperaturüberschüsse zu verzeichnen. Meistenorts fielen Niederschläge im normalen Rahmen. Nachfolgend die Untertitel der monatlichen Witterungsberichte der Schweizerischen Meteorologischen Anstalt ( SMA ), die die Charakteristika zusammenfassen:
Das Berichtsjahr 1995/96 begann mit dem wärmsten Oktober dieses Jahrhunderts. Es wurden 1996 Wärmeüberschüsse von bis zu 1,4 °C im Rhonetal, in der Magadinoebene und im Oberengadin registriert. In den nördlichen Landesteilen war es das kälteste Jahr seit 1987. Deutlich zu warm waren die Monate Oktober, Januar, April und Juni. Demgegenüber verzeichneten Februar, März und insbesondere der September ( vielerorts der kälteste seit 1931 ) Temperaturdefizite. Die Monatsmittel weichen bis 2,5 °C vom langjährigen Mittelwert ab.
Die Niederschläge hielten sich im Bereich der Normwerte. Im letzten Quartal 1995 blieb es bis vor Weihnachten weitgehend trocken. Die Niederschläge im Dezember waren jedoch zumeist überdurchschnittlich, ausser im Bündnerland und in den Zentralalpen, wo gebietsweise kaum Niederschläge registriert wurden. Auch der Jahresbeginn war geprägt durch eine anhaltende, teils ausgeprägte Trockenheit. Der Januar sticht dabei besonders heraus: In den Voralpen war er der trockenste dieses Jahrhunderts, auf der Alpensüdseite fielen jedoch bis zu 480% der Normniederschläge. Zu trocken waren auch Juni und September. Die Monate Mai, Juli und August waren dagegen deutlich zu nass.
Diese entsprach fast überall den langjährigen Mittelwerten.
Für das Wachstum resp. Abschmelzen der Gletscher spielen vor allem die ( Winter-)Niederschläge und die Sommertemperaturen eine wichtige Rolle. Fig. la zeigt die prozentuale Abweichung des Jahresniederschlags ( Oktober 1995 bis September 1996 ), Fig. lb die absolute Abweichung der Sommertemperatur ( Mai bis September 1996 ) vom sogenannten Normalwert ( Mittelwert der Periode 1901-1960 ). Das Beobachtungsjahr kann bezüglich der Witterung meistenorts als durchschnittlich bezeichnet werden. Im ohnehin eher trockenen Jahr fielen vor allem südlich des Alpenhauptkamms, speziell im Mattertal, Südtessin und in der Berninagruppe, klar unterdurchschnittliche Niederschlagsmengen. Grössere positive Temperaturabweichungen betreffen das Walliser Rhonetal, das Südtessin sowie in der Ostschweiz die Region St. Gallen.
Die jährlichen Massenhaushaltsmessungen an den drei Gletschern Aletsch, Gries und Suvretta wurden auch im letzten Jahr durchgeführt. Der Massenhaushalt wird in mm Wasseräquivalent ausgedrückt. Diese Zahl stellt grob eine über die Gletscherfläche gemittelte Dickenänderung im betreffenden Jahr dar. Die Unterschiede von Jahr zu Jahr sind beträchtlich, weshalb die Summenkurve der jährlichen Werte langfristige Tendenzen besser erkennen lässt. Die entsprechenden Messreihen sind in Fig. 2 dargestellt. Der seit Beginn der 80er Jahre andauernde Massenschwund geht zur Zeit in etwas abgeschwächter Form weiter. Der Massenhaushalt der Aletschgletscher ( -462 mm ) war im Gegensatz zum Vorjahr stark negativ. Die Werte des Griesgletschers ( -70 mm ) sowie jene des Silvrettagletschers ( -230 mm ) waren nur leicht negativ.
Die Massenbilanzen der Gletscher Gries und Suvretta werden jedes Jahr mit der glaziologischen Methode bestimmt, während die Massenbilanz der Aletschgletscher mit der hydrologischen Methode ermittelt wird. Zusätzlich zu diesen beiden Methoden ist auch die photogrammetrisch/ geodätische Methode zu erwähnen, bei der anhand von Luftaufnahmen in Abständen von 5 bis 10 Jahren die Höhenänderung der Gletscheroberfläche bestimmt wird. Diese Höhenänderung kann wiederum mit geeigneten Annahmen über die Dichte von Firn und Eis in eine Massenänderung umgerechnet werden. Zur Bestimmung des Massenhaushalts eines Gletschers stehen somit verschiedene unabhängige Methoden zur Verfügung, was auch Kontrollen und Fehlerabschätzungen ermöglicht.
In Fig. 2 sind für den Griesgletscher auch die Ergebnisse der photogrammetrisch / geodätischen Methode eingetragen ( Funk et al. 1997 ). Die Ergebnisse der beiden angewendeten Methoden differieren um 60 mm pro Jahr.
Am Glacier de Giétro wurden im Frühjahr 1997 Radarmessungen durchgeführt. Sie dienen als Grundlage für ein numerisches Modell ( Vieli et al. 1997 ). Zur Zeit wird mit diesem Modell das zukünftige Verhalten der Gletscherzunge untersucht.
Im derzeit 121 Objekte umfassenden Messnetz sind Gletscher in fast allen Grössenklassen und auch in verschiedensten lokal-klimatischen Regionen zu finden. In der letzten Messperiode sind von den gemessenen 91 Gletschern 75 zurückgeschmolzen und nur 5 stossen vor. 11 Gletscher sind unverändert geblieben, das heisst das Zungenende hat sich höchstens um 1 m verschoben ( vgl. Fig. 4a ). Am stärksten zurückgezogen hat sich mit 98 m der Mont-Miné-Gletscher. Demgegenüber wurde am Turtmanngletscher im letzten Jahr ein Vorstoss von 55 m gemessen.
Der in den vergangenen Jahren anhaltende Rückzug hat sich auch in der Messperiode 1995/96 weiter fortgesetzt. Das ist insofern wenig erstaunlich, als die Gletscherlängenänderungen auf Klimaänderungen mit einer zum Teil erheblichen Verzögerung reagieren. Vor allem grosse Gletscher brauchen aufgrund ihrer trägen Reaktion und Anpassung sehr lange, bis sie auf ein langfristiges klimatisches Signal mit einem Vorstoss oder Rückzug ihrer Zunge beginnen. Gut erkennbar ist das Reaktionsund Anpassungsverhalten an den vier ausgewählten Gletschern Gorner, Tschierva, Saleina und Grand Plan Névé ( Fig. 4b ). Ihr sehr unterschiedliches Verhalten fällt deutlich auf. Während der Talgletscher Gorner seit Beginn der Beobachtungen keine Vorstossperioden aufweist, zeigen die beiden steilen Gebirgsgletscher Tschierva und Saleina verschiedene Vorstoss- und Rückzugsphasen. Der Grand Plan Névé weist als kleinster dieser vier Gletscher nur sehr kleine Vorstoss- oder Rückzugsperioden auf. Diese vier Beispiele zeigen, wie unterschiedlich sich verschiedene Gletscher im selben Jahr verhalten können. Der Gorner als längster und grösster reagiert im Bereich der Jahrhunderte auf Massenbilanzänderungen. Die Reaktionsdauer der beiden mittelgrossen Tschierva und Saleina liegt im Zeitbereich von Jahrzehnten. Dies ist aus ihren periodischen Schwankungen ersichtlich. Interessant ist zudem, dass sowohl Tschierva wie auch Saleina ein ähnliches Verhalten aufweisen und fast gleichzeitig vorstiessen respektive sich zurückzogen, obwohl sie rund 200 km voneinander entfernt sind. Die klimatischen Bedingungen dieser beiden Regionen ( südwestliches Wallis, Engadin ) waren offenbar über längere Zeit ähnlich. Zu bemerken ist hierbei, dass bis zum Jahre 1934 der Tschiervagletscher mit dem benachbarten Roseg vereint war. Der kleine Kargletscher Grand Plan Névé zeigt nur sehr kurzfristige Schwankungen, die in den letzten 100 Jahren klein waren. Solch kleine Gletscher reagieren fast unmittelbar auf jährliche Änderungen der Massenbilanz durch Anlagerung von Schnee oder Schmelzen von Schnee und Firn am Gletscherrand.
Die Reaktionsdauer eines Gletschers auf eine Klimaänderung hängt stark von seiner Geometrie und Grösse ab: Sie reicht von Jahren ( Grand Plan Névé ) über Jahrzehnte ( Tschierva und Saleina ) bis in die Jahrhundertskala ( Gorner ). Dies ist einer der Gründe, weshalb gleichzeitig einige Gletscher vorstossen und andere sich zurückziehen.
Im Beobachtungsjahr vom 1. Oktober 1995 bis zum 3O. September 1996 setzte sich der Schwund der Schweizer Gletscher weiter fort. Sowohl die Bilanz der Gletscher Gries, Suvretta und Aletsch als auch die gemessenen Längenänderungen belegen diese Aussage. Die Massenbilanz aller drei untersuchten Gletscher fiel negativ aus. Ausserdem wurden lediglich fünf vorstossende Gletscher beobachtet, wobei insgesamt weniger Beobachtungen vorliegen als in den meisten Jahren der letzten Jahrzehnte.
Die SANW ist bei der Beobachtung der Gletscher in der 117. Messperiode wiederum tatkräftig unterstützt worden. Den Helfern, auf deren regelmässiges Mitwirken sie angewiesen ist, dankt sie herzlich: allen direkt oder indirekt beteiligten Personen bei den Forstdiensten der Gebirgskantone, bei den Kraftwerken Ägina, Grand Dixence, Mattmark, Mauvoisin und Oberhasli, im Vermessungsbüro Flotron, im Bundesamt für Landestopographie, in der Eidgenössischen Vermessungsdirektion, in der Schweizerischen Meteorologischen Anstalt, in der Landeshydrologie und -geologie, am Eidgenössischen Institut für Schnee- und Lawinenforschung, in der Abteilung Hydrologie des Geographischen Instituts und der Abteilung Glaziologie und der Direktion der VAW an der ETHZ. Besonders dankt sie allen bei den Aufnahmen im Gelände oder bei der Daten- und Textbearbeitung im Büro privat mitwirkenden Personen.
In Gebieten, in denen im Sommer der Winterfrost nicht vollständig auftaut, bleibt im Untergrund ein ganzjährig gefrorener Bereich mit Temperaturen unter 0°C bestehen. Dieses Phänomen nennt man Permafrost. Meist kann in dieser Zone ein teilweise beträchtlicher Anteil Eis beobachtet werden. Vor allem in entsprechenden Schutthalden ist der Eisgehalt oft sehr gross ( 40 bis fast 100 % ). Der gefrorene Schutt kriecht aufgrund der Schwerkraft den Hang hinunter, und es entwickeln sich typische Bewegungsmuster, die wie Lavaströme aussehen. Man nennt die morphologische Form des kriechenden Permafrostes « Blockgletscher », obwohl sie sich sowohl in der Entstehung wie auch in der Erscheinungsform wesentlich von den Gletschern unterscheidet.
Im Rahmen eines Projekts der VAW - ETH Zürich wurde im Jahre 1987 nahe der Mittelstation der Luftseilbahn Surlej-Corvatsch eine 60 m tiefe wissenschaftliche Bohrung auf dem Blockgletscher Murtèl-Corvatsch durchgeführt ( Haeberli et al. 1988 ). Bohrkerne wurden entnommen, geophysikalische Messungen im Bohrloch durchgeführt und Instrumente für weitere, langfristige Beobachtungen installiert.
Die Oberfläche des Blockgletschers besteht aus Blöcken unterschiedlichen Durchmessers ( Zentimeter bis einige Meter ). Unterhalb dieser ungefähr 2 m dicken Schicht folgt bis in eine Tiefe von 30 m fast reines Eis ( Fig. 5 ). Zwischen 30 m und 57 m, wo der anstehende Fels erbohrt wurde, dominieren wiederum Gesteinsblöcke, deren Zwischenräume mit Eis gefüllt sind.
Bei der Bohrstelle kriecht der Permafrost mit 6 cm pro Jahr talwärts. Die Messungen der Bohrlochdeformation zeigen, dass rund zwei Drittel davon dem Scherhorizont in 28 bis 30 m Tiefe entstammen ( Fig. 5 ). Seit 1994 ist das Bohrloch so stark verformt, dass die Messsonde nicht mehr durchgezogen werden kann ( Wagner 1996 ).
Die Temperaturen zwischen 3,6 m und 52,6 m Tiefe liegen ganzjährig unter 0 °C. Die Jahresschwankungen sind bis 20 m messbar ( Figur 5 ). Zwischen 52 m und 56 m Tiefe treten überraschenderweise ebenfalls jahreszeitliche Schwankungen auf, während unterhalb wiederum stabile negative Temperaturen registriert werden. Dies deutet auf eine jeweils im Sommer aktive Grundwasserschicht innerhalb des Permafrostkörpers hin. Die obersten 30 m erwärmten sich zwischen 1987 und 1994 teilweise stark. Die beiden Winter 1994/1995 und 1995/1996 waren im Engadin schneearm. Die Schneedecke wirkte somit kaum wärmeisolierend, weshalb die Winterkälte fast ungehindert in den Boden eindringen konnte ( Vonder Mühll et al., in Vorbereitung ). Die Temperatur in 11.6 m Tiefe erreichte so 1996 wieder ähnliche Werte wie zu Beginn der Messreihe ( Fig. 6 )
Funk, M., Morelli, R., und Stahel, W. ( 1997 ): Mass balance of Griesgletscher 1961-1994: Different methods of determination. Zeitschrift für Gletscherkunde und Glazialgeologie, 33 ( 1 ), 41-56 Haeberli, W., Huder, }., Keusen, H.R., Pika, J„ und Röthlisberger, H. ( 1988 ): Core drilling through rock glacier-permafrost. Fifth International Conference on Permafrost, Trondheim N., Proceedings, Vol. 2, 937-942 Röthlisberger, G. ( 1997 ): Unwetterschäden in der Schweiz im Jahre 1996. wasser, energie, luft. 89 ( 1/2 ), 1-7 VAW ( 1997 ): Gletscherveränderungen im Val de Bagnes 1966-1996. Bericht der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie im Auftrag der Forces Motrices de Mauvoisin SA, Sion. 52 Vieli, A., Funk, M„ und Blatter, H. ( 1997 ): Griesgletscher. Berechnungen des Gletscherfliessens und Perspektiven für die Zukunft, wasser, energie, luft, 89 ( 5/6 ), 107-114 Vonder Mühll, D., Stucki, Th., und Haeberli, W. ( in Vorbereitung ): Borehole temperatures in Alpine permafrost: A ten years series. VII International Conference on Permafrost, 1998, Yellowknife, Kanada Wagner, S. ( 1996 ): Dreidimensionale Modellierung zweier Gletscher und Deformationsanalyse von eisreichem Permafrost. Mitteilungen der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, 146, 135 WMO ( 1995 ): Annual bulletin on the climate in WMO region VI -Europe and Middle East - 1995. Co-ordinated by Deutscher Wetterdienst, Germany, 43 WMO ( 1997 ): WMO statement on the status of the global climate in 1996. World Meteorological Organization. WMO-No. 858, 11 c o a.