Pillewizer, W.

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Bewegungsstudien an einem arktischen Gletscher(Aus den Ergebnissen der Spitzbergen-Expedition 1962 des Nationalkomitees für Geo-däsie und Geophysik (NKGG) der DDR bei der Deutschen Akademie der Wissen-schaften zu Berlin)Von Wolfgang Pillewizer, Dresden ':.Zu s a m m e n f ass u n g: Prof. Dr. W. Pille-wizer, Dresden, berichtet von den Ergebnissender Spitzbergen-Expedition 1962 des National-komitees für Geodäsie und Geophysik der DDR,die speziell bei den Bewegungsstudien an demkalbenden Gletscher Kongsvegen umfangreichesMaterial zur Mechanik blockbewegter Gletschererbrachte.EinleitungDie deutsche Spitzbergenexpedition desSommers 1962 führte in der Kingsbay, NW-Spitzbergen, glaziologische Untersuchungendurch, über die in (1) zusammenfassend be-richtet wurde. Die Untersuchungen lassensich in vier Gruppen einteilen, nämlich ingeodätisch-topographische Arbeiten zur Kar-tenaufnahme (2) (3), in Messungen der Be-wegungsvorgänge an den großen, ins Meerkalbenden Gletschern (4), in hydrologisch-meteorologische Arbeiten am MittlerenLovcngletsclier (5) und in periglazialmor-phologische Arbeiten (6).Ab s t r a c t : Prof. Dr. Pillewizer, Dresden, re-ports the results of the Spitzberg expedition of1962, started by the National Committee for Geo-desy and Geophysics of the DDR (GDR) which,by studying the progress of the calving glacierof Kongsvegen, especially furnished substantialmaterial as to the mechanism of blockmovedglaciers.Die Bewegungsstudien an den kalbendenGletschern erbrachten umfangreiches Mate-rial zur Mechanik blockbewegter Gletscher,wobei die Untersuchungen am Kongsvegenbesonders interessant sind. Sie stellten nichtnur eine Weiterführung der Messungen desVerfassers von 1938 am selben Gletscherdar (7), sondern sie gaben auch Veranlas-sung zur Fortsetzung der Untersuchungenwährend der deutschen Spitzbergenexpedi-tion 1964/65 des NKGG der DDR.Der Kongsoegen-Gletscber (Kartenskizze 1)Dieser Gletscher setzt sich aus zwei mäch-tigen Eisströmen zusammen, deren linker") Prof. Dr. \V. Pillewizer, X 8053 Dresden 53, Rheinhold-Becker-Straße 5247(südlicher), der eigentliche Kongsvegen,einem etwa 100 km 2 großen Cletscherbek-ken im Hintergrund, der Kingsbay ent-strömt. Der rechte (nördliche) Arm erhältseine Eismassen aus den riesigen Hochland-eisflächen im Gebiet der Drei Kronen unddes Holtedahl Plateaus, sein Einzugsgebietläßt sich nicht deutlich abgrenzen und istjedenfalls wesentlich weiträumiger als jenesdes Kongsvegen. Beide Arme vereinigensich am Garwoodtoppen und ziehen, durcheine deutliche Mittelmoräne getrennt, mitgeringem Gefälle 8 km weit zur Kingsbay,wo der Gletscher in einer 4 km langen und40-50 m hohen Front kalbt.Im Jahre 1962 hatte der nördliche Arm ander Front' eine Breite von 1,6 km, der süd-liche Arm wies eine solche von 2,4 km auf,die Mittelmoräne verlief also nördlich derGesamtgletschennitte. Als ich im Jahre 1938zum ersten Mal den Kongsvegen besuchte,war demgegenüber der nördliche Arm mitetwa 3,3 km doppelt so breit. Ein Bündelvon vier parallel verlaufenden Mittelmöra-nen trennte ihn vom südlichen Arm, der ander Front auf etwa 500 m Breite zusam-mengedrängt war. Auf Diagramm Nr. 1 istder damalige und der heutige Verlauf derMittelmoräne angedeutet. Vom 7. bis 10.7.1938 führte ich vom südlichen Gletscher-ufer aus eine photogrammetrische Bewe-gungsmessung durch, welche ergab, daß derdamalige Hauptstrom nördlich der Mittel-moränen eine Geschwindigkeit von überzwei 111 am Tag besaß (7); der' jähe Ge-schwindigkeitsanstieg und die völlige Zer-reißung des Hauptstromes ließ Blockbewe-gung dieses Gletschers vermuten.Die Kartenaufnahme (Karte 2)Zur Weiterführung der Untersuchungen von1938 wurde im Sommer 1962 eine Karte desZungenendes dieses Gletschers terrestrisch-photogrammetrisch aufgenommen; eine ver-kleinerte Schwarz-Weiß-Ausführung ist alsKartenskizze Nr. 2 beigegeben. Die farbigeOriginalkartel:25 000 wurde in (4) ver-öffentlicht. Erstmals dürfte hier der Ver-such gemacht worden sein, die zerrisseneOberfläche eines blockbewegten, arktischenGletschers in ihrer komplizierten Spalten-struktur zu kartieren. Besonders auffälligsind die beiden Zerreißungszonen an denGletscherrändern, "Seraczonen" genannt, indenen der Gletscher in ein nicht mehr imeinzelnen darstellbares Gewirr von Eistür-men aufgelöst ist. In diesen Seraczonen gehtder Geschwindigkeitsanstieg vor sich, wieDiagramm Nr. 1 deutlich zeigt.Diagramm Nr. 1Kongsvegen 1938 u.1962Geschwindigkeit im Hauptquerprofi IVL/JJl.Tag5432SüdlicherGletscherrand2./24.-25.6.62.....7.-10.7.1938.......................'"C:CO....oEIN'rdlichenGletscherrind :}::'mTag54322484000 3000 2000 1000Karte 2Das Zungenende desKongsvegen - Gletschersin der Kingsbay I Spitzbergen76!!J~64'\;::\:i:~;.::::/:S~,>;·::,.:j{::&~~i~Ws:~t:~.ij~{;~t67"',17",,,/,I:'~Xx: /.: ,'/-: ,",'/,/ ,',',:' ,/'00"Breskjera,7"/GIlltschedront i1.61962FronthlSh.0/ia".Se r ac aon eerenspettenlrnindes!ens 20m Öffnung)SpfoLten und Rissel u nt e r 20m Öffnung)Photoqr am me t r Gluchwindlgkeit.s-rn e ssu nq {Au t nehmer-Ic ht unq]Höhenlinien 10 mLeirholmenZ.lch.n.rkl~rungl./500~;~f~;J~IV1\11"",:0In der Karte konnten nur die Großspaltenmit mindestens 20 m Klaffung exakt kar-tiert werden; die Spaltenbreite kann bis zu50 m erreichen. Die unzähligen schmalerenSpalten wurden nur schematisch angedeutet.Der Gletscher ist durch 10-m-Höhenliniendargestellt; in der Schwarz-Weiß-Ausfüh-rung wurden die Höhenlinien des unverglet-scherten Reliefs weggelassen, um den Eis-strom selbst deutlicher hervorheben zu kön-nen. In der vierfarbigen Karte 1:25 000 istdas Höhenlinienrelief vollständig enthalten;sie zeigt außerdem noch als Rotaufdruck dieGeschwindigkeitsvektoren in einem Feldlängs des Hauptquerprofils. eine Darstel-lung, die in der hier beigegebenen einfar-bigen Karte ebenfalls fortbleiben mußte.Die Gletscherfront wurde nach dem Standvom 27. 6. 1962 eingetragen. Ihre Höheüber Wasser betrug im Mittelteil des Glet-schers 46 bis 48 m; an den Seraczonen wardie Front deutlich erniedrigt, im Nordenauf 28 m, im Süden auf 36 m, und dieseEinmuldungen ziehen sich längs beiderSeraczonen den Gletscher hinauf, eine Er-scheinung, deren Ursachen noch nicht ein-deutig geklärt sind. 1) Im Laufe des Som-mers 1962 rückte die Front stellenweise um50-75 m vor, dieses Vorrücken wurde je-doch durch starke Kalbungen wieder wettgemacht. Auf Grund älterer Kartendar-stellungen und an Hand von Mitteilungendes Norwegischen Polarinstituts in Oslowurden die früheren Gletscherstände in dieKarte eingetragen. 1897 endigte er aufLeirholmen, der östlichsten Loveninsel, derRückzug des Gletschers beträgt seither dreiKilometer. Bemerkenswert ist jedoch, daßder Gletscher 1953 bis zu den kleinen Schä-ren (Breskjera) vorstieß, wie Luftaufnahmeneindeutig beweisen. Auf ihnen ist auch zuerkennen, daß die früher nahe dem linkenUfer verlaufenden 4 MitteJmoränen zueiner einzigen zusammengeschoben und ander Front um etwa 2 km nach Nordenversetzt waren, ein .Moränenverlauf, derauch dem Zustand von 1962 entspricht. DerVorstoß von 1953 kam also aus dem Beckendes Kongsvegen; der südliche Teilstrom desGletschers, der 1938 völlig spaltenlos undfast ohne Bewegung (2 C111/Tag) war, über-wältigte damals den nördlichen Drei-Kra-nen-Arm und schob ihn auf die Hälfte sei-ner früheren Breite zusammen.Die BewegungsmessungenIm Sommer 1962 wurden drei photogram-metrische Bewegnugs-Meßstandlinien einge-richtet. Zwischen den Meßpunkten A 51(am Hang des Coletthögda) und A 52 (amSüdufer) liegt das Hauptquerprofil; voneiner eigenen Frontstandlinie aus wurdedann noch die Bewegung der Kalbungsfrol1tbeobachtet. Über die Ergebnisse dieser Be-wegungsmessungen berichtete U. Voigt (4)sehr eingehend. Es sollen deshalb hier nureinige der wichtigsten Ergebnisse zusam-menfassend hervorgehoben werden.In Diagramm 1 ist die Geschwindigkeit desGletschers im Hauptquerprofil 51/52 ausphotogrammetrischen Messungen für dieZeit zwischen 24. 6. und 19. 7. 1962 darge-stellt. Das bemerkenswerteste Ergebnis istdie Verdoppelung der Geschwindigkeit imsüdlichen Teilstrom (Kongsvegen) gegen-über den Verhältnissen von 1938. Die Ge-schwindigkeit stieg innerhalb der südlichenSeraczone bis auf über 4 mlTag an; derHauptstrom bis zur Mittelmoräne von 1962bewegte sich blockartig mit dieser hohenGeschwindigkeit, die an grönländische Ver-hältnisse heranreicht, und erst an der Mittel-moräne selbst ist ein deutlicher Abfall ge-gen das nördliche Gletscherufer festzustellen.Innerhalb der dortigen Seraczone nimmtdann die Geschwindigkeit von etwa 2 m/Tagsehr rasch ab, wobei wahrscheinlich ein Glei-ten (slip) des Gletschers am Felsufer desColetthögda in der Größenordnung von0,8 mlTag erfolgt. Da dort der Gletscher-rand selbst nicht eingesehen werden konnte,sind nähere Aussagen nicht möglich.Wenn man den Zustand von 1938 betrach-tet, so gewinnt man den Eindruck, daß da-mals der nördliche (Drei-Kronen-)Arrn desGletschers in seiner ganzen Breite Block-bewegung mit etwa 2 m/Tag besaß; derGeschwindigkeitsanstieg erfolgte in den-selben Seraczonen wie gegenwärtig.1) Vielleicht liegt hier erhöhte Ablation zwischen den Eistürmen vor; es kann aber auch an ein Zu-sammensacken des so stark aufgelösten Eiskörpen: gedacht werden, worauf auch Hinweise bei derDurchquerung der Seraczonen im Jahre 1964 gefunden wurden: alle Spalten waren dort durchEistrümmer aufgefüllt, was erst die Begehung dieser Zonen ermöglichte.250Der südliche (Kongsvegen-)Arm hingegenwar völlig inaktiv. Leider war es 1938nicht möglich, auch Messungen vom nörd-lichen Gletscherufer aus vorzunehmen. DasVorherrschen des Drei-Kronen-Armes indiesem System dürfte charakteristisch fürdie lange Periode des Gletscherrückgangsgewesen sein, die hier wie in den meistenanderen Gletschergebieten Spitzhergens bisAnfang der Fünfziger Jahre andauerte. Nurder Nachschub aus den weiten Firnhoch-flächen des Holtedahlplatcaus, dessen Eis-massen durch die relativ enge Pforte zwi-schen Coletthögda und Garwoodtoppen ge-preßt werden, hielt im Drei-Kronen-Armdie Blockbewegung aufrecht und verur-sachte dessen völlige Zerreißung, die 1938in einem auffallenden Gegensatz zur glat-ten, spaltenlosen Eisoberfläche des schma-len, bewegungslosen Kongsvegen stand. Aufdiese Sachlage wurde bereits 1939 hinge-wiesen [7]. Der Vorstoß des Gletschers von2032Diagramm Nr. 2Die Schwankung der Geschwindigkeit im Hauptquerprofi Ian der Mittelmoräne3224.6. 29.6. 4.7.j9.7. 14.7. 19.7.r24.7. 297. 3.8. 8.8. 138. 19626543Eisdurchfluß an der Oberfläche im Hauptquerprofilzwischen südlichem Gletscherrand u. Mittelmoräne 764324.6.I29.6. 4.7.I9.7.r14.7.I19.7.i24.7.i29.7.r3.8. 8.8. 13.8. 19622c~3m3Wasser200100Tagessummen des Abflusses aus dem mittleren Lovenqtetscher ~()lm3Wasser20010029.6. 4.7. 14.7. 19.7. 24.7. 297 3.8 88.2511953 ging auf eine Neubelebung des Kongs-vegen-Armes zurück, und auch 1962 wardieser Teilsrrom noch viel aktiver als derstark eingeengte nördliche Arm, dessen Eis-massen vom doppelt so rasch bewegtenKongsvegen mitgeschleppt wurden, woraufder lineare Abfall der Geschwindigkeits-kurven von der Mittelmoräne bis zur nörd-lichen Seraczone hinweist.Die Geschwindigkeitssc1noankungen(Diagramm 2)Während des Sommers 1962 schwankte dieGeschwindigkeit des Gletschers beträchtlich,wie die Diagramme 1 und 2a zeigen. Amschnellsten war die Bewegung zu Beginnder Meßperiode am 24. 6., als die Ge-schwindigkeit im Hauptquerprofil 4,5 m/Tag erreichte. Am Ende der Gesamtmeß-periode am 13. 8. 1962 war die Tages-geschwindigkeit auf unter 3 111 abgesunken.Die Schwankungen machen bis zu 30 o dermittleren Geschwindigkeit aus. Es ist nichtunwahrscheinlich, daß zu Beginn der Ab-lationsperiode die höchsten Geschwindig-keitswerte des ganzen Jahres erreicht wer-den; dieses Problem soll durch entspre-chende Messungen im Frühjahr 1965 ge-klärt werden.Die Geschwindigkeitsschwankungen desSommers 1962 erfaßten gleichsinnig dasganze Zungenende bis zur Kalbungsfrontund auch die gesamte Gletscherbreite, wieDiagramm 2b im Vergleich Z'.1 2a zeigt. Derfür die einzelnen Meßperioden ermittelteEisdurchfluß an der Oberfläche des Kongs-vegen, der in 103m2/Tag angegeben ist, ver-läuft gleichsinnig mit den Geschwindig-keitsschwankungen, welche an der Mittel-moräne im Hauptquerprofil festgestelltwurden.Gegen die Gletscherfront hin ergab sich, wiedies schon 1938 beobachtet war, ein Anstiegder Geschwindigkeit, eine Erscheinung, dievon vielen kalbenden Gletschern bekanntgeworden ist. Vom Hauptquerprofil nahmdie Geschwindigkeit gletscherabwärts aufeiner Strecke von 1200 111 um durchschnitt-lich 15 % zu. Ob es sich dabei nur um einesommerliche Erscheinung handelt, wieF. W i 1helm [8J vermutete, oder ob die252Geschwindigkeitszunahme gegen die Kal-bungsfront ganzjährig auftritt, sollen die\'Ylintermessungen 1964/65 an diesem Glet-scher ergeben.Die Dicke der Gletscherzunge kann an derFront mit ca. 90 m angenommen werden,wobei die Fronthöhen der Karte und Was-sertiefen nach norwegischen lotungen her-angezogen wurden. Aus den Messungen, diean der Frontstandlinie durchgeführt wur-den, ist die Oberflächengeschwindigkeit desZungenendes bekannt, und aus diesen Datenkann auf eine tägliche Kalbungsmenge vonüber 1 Million m" Eis geschlossen werden.Die gravimetrischen Eisdickenmessungen,welche 1964 in einem Profil nahe der Frontvorgenommen wurden, und die uml'ang-reichen Bewegungsmessungen desselben Som-mers werden diese erste Abschätzung desEisausstoßes der Kongsvegenfront auf einesichere Basis stellen.Während des Sommers 1938 wurden aufdem Gänsegletscher im Hornsund, Süd-spitzbergen, Geschwindigkeitsschwankungenbeobachtet, welche dieselbe Größenordnunghatten wie jene des Kongsvegen im Jahre1962, nämlich ± 25 G/o der Durchschnitts-geschwindigkeit [7J. Auch wurde festge-stellt, daß gute Übereinstimmung zwischendiesen Schwankungen und der Strahlungs-menge bestand, die gleichzeitig gemessenworden war. Es wurde schon damals ver-mutet, daß die Geschwindigkeitsschwankun-gen des Gletschers mit Ablationsvorgängenzusammenhängen, ohne daß hierfür nähereHinweise gefunden werden konnten.Während des Sommers 1962 wurden aufdem Mittleren Lovengletscher, welcher 6 kmwestlich der Kongsvegen-Front auf demLande endigt (Siehe Karte 1), hydromete-orologische Untersuchungen durchgeführt [5 J.Dabei wurde von Mitte Juli bis MitteAugust der Abfluß in den beiden Bächendieses Gletschers gemessen, die Tagessum-men des Gesamtabflusses sind im Diagramm2c eingetragen.Obwohl der Abfluß eines Nachbargletschersund nicht jener des Kongsvegen selbst be-stimmt wurde, ergeben sich doch gewisseÜbereinstimmungen zwischen den \'(!asser-Abflußmengen des Mittleren Lovenglet-schers und den Geschwindigkeitsschwankun-gen auf dem Kongsvegen. Das läßt an dieWirkung von Wasserschmierschichten a111Untergrund dieses Gletschers denken, diedurch Ablationsvorgänge entstehen. DiesemProblem wird während der Spitzbergen-expedition 1964/65 des NKGG der DDRbesondere Aufmerksamkeit gewidmet; denndiese Unternehmung hat es sich zum Zielgesetzt, durch ganzjährige intensive Mes-sungen einen Beitrag zur Kenntnis der Me-chanik blockbewegter arktischer Gletscherzu liefern [9].Literatur:1) Pi 11 e w i zer, W.: "Deutsche Spitzbergen-expedition 1962". Pet. Geogr. Mitt. 1962, H. 4.2) S ta n g e, L.: "Die geodätischen Arbeitender deutschen Spitzbergenexpedition 1962"Vermessungstechnik 11, 1963, H. 6.3) T ö P P 1 er, J.: "Mit dem Phototheodolit inSpitzbergen". Vermessungstechnik 12, 1964,H. 6.4) V 0 i g t , U.: "Die Bewegung der Gletscher-zunge des Kongsvegen (Kingsbay, West-spitzbergen)". Pet. Mitt. 1965, H. 1.5) Kar bau m , H. und Mitarbeiter: "Hyd~o­meteorologische Arbeiten am mittleren 1,0-vengtetschar in der Kingsbay". Veröffent-lichungen des NKGG der DDR 1965.6) Her z , K.: "Ergebnisse mikromorphologischerUntersuchungen im Kingsbay-Gebiet (West-Spitzbergen)". Pet. Mitt. 1964, H. 1/2.7) Pi 11 e w i z e r , W.: "Die kartographischenund gletscherkundlichen Ergebnisse derdeutschen spitzbergen-Expedition 1938". Pet.Mitt. Erg. H. Nr. 238, 1939.8) W i 1 hel m, F.: "Die glaztologischen Er-gebnisse der Spitzbergenrundfahrt der Sek-tion Amberg des Deutschen Alpenvereins".Mitt. Geogr. Ges. München, 1961.9) Pi 11 e w i zer, W.: "Deutsche Spitzbergen-Expedition 1964/65". Pet. Mitt. 1964, H. 3.Untersuchungen über die Elastizitätskonstantenvon See- und KunsteisVon B. Brockamp und H. Querfurth ':.Ab s tr a c t: Ultrasonie measurements (2 MHzand 12 MHz) of the elastie waves on lake ieeshow a temperature dependenee of the longitu-dinal bulk wave as well as the shear waves and.moreover, an elastie transversal anisotropy ofthe lake iee. The five elastie eonstants of thehexagonal iee are ealeulated from the veloei-ties. Further determinations on artificial icep1ates show that the veloeity depends on therate of the thickness of the plate and wavelerigth. - Moreover this treatise discusses pro-blems of measurements in longitudinal platewaves and two speeies of shear waves as wellas surface waves (fiexural waves) on the ieeof lakes.Zur Erfassung der elastischen Größen vonEis wird in Verfolg älterer eisseismischerArbeiten auf Gletschern, Inlandeis undSeen sowie von Laboratoriumsuntersuchun-gen nachstehend über neuere Untersuchun-gen aus diesem Arbeitsgebiet des Institutesfür Reine und Augewandte Geophysik derUniversität Münster berichtet und zwar zu-erst über die Untersuchungen im Laborato-rium, danach über die zeitlich früher lie-genden Beobachtungen auf den Eisdeckenvon Seen in der Nähe von Münster.Ultraschallmessungen im LaborDie dem See gerichtet entnommenen Pro..ben wurden in verschiedenen Richtungen indem Temperaturbereich von 0 0 C bis-20 0 C durchschallt. Die Ultraschallmes-sungen erstreckten sich auf die longitudinaleund transversale Vollraumwelle in den bei-den Richtungen horizontal und vertikal zurSeeoberfläche. Bestimmt wurden:A. Longitudinalwellen1. die Geschwindigkeit der Vollraumkom-pressionswelle, welche die Probe in derRichtung vertikal zur Seeoberflächedurchläuft (PV);II. die Geschwindigkeit der senkrecht zu derPV-Welle durch die Probe laufendenKompressionswelle (PH);B. Transversalwellen1. die Geschwindigkeit der Vollraum-scherungswelle, welche die Probe in derRichtung vertikal zur Seeoberflächedurchläuft und deren Schwingungsebeneparallel zur Wasseroberfläche liegt (SV);H. die Geschwindigkeit der SH-Welle (derPH-Welle entsprechend) in ihren beidenKomponenten SHH und SHV. DieSchwingungsebene der SHH-Welle liegtparallel zur Wasseroberfläche, die derSHV-Welle steht senkrecht darauf. DieSHV-Welle hat dieselbe Geschwindig-keit wie die SV-Welle.*) Prof. Dr. B. Broekamp, 44 Münster (Westf.), Steinfurter Straße 107Horst Querfurth, 44 Münster, Steinfurter Straße 107253

Bewegungsstudien an einem arktischen Gletscher

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