Stocker-Waldhuber, Martin

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Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    1      Äußeres Mullwitzkees  Massenhaushalt 2008/2009       Jahresbericht der Untersuchung  des Instituts für Meteorologie und Geophysik der Universität Innsbruck M. Stocker-Waldhuber 13.12.2009               Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    2 Äußeres Mullwitzkees Massenhaushalt 2008/2009  Jahresbericht der Untersuchung des Instituts für Meteorologie und Geophysik der Universität Innsbruck     Der vorliegende Bericht gibt eine Zusammenfassung über den Massenhaushalt des dritten Jahres einer fünf-jährigen Messreihe am Mullwitzkees. Das Projekt wurde im Auftrag des Nationalparks Hohe Tauern und des Hydrographischen Dienstes (HD) der Abteilung Wasserwirtschaft beim Amt der Tiroler Landesregierung im September 2006 gestartet.  Die Messungen werden mit Hilfe der direkten glaziologischen Methode durchgeführt. Ziel dieser Messungen ist es, den Zusammenhang zwischen dem Erscheinungsbild des Gletschers und dem lokalen Klima aufzuzeigen.   1. Allgemeines  Das Mullwitzkees befindet sich in der Venedigergruppe in der Kernzone des Nationalparks Hohe Tauern. Der obere Teil des Gletschers (äußeres Mullwitzkees) ist nach Süden ausgerichtet, während der untere Teil (Zettalunitzkees) und speziell die Zunge nach Süd-West bzw. West-Süd-West zeigen. Aufgrund dieser Exposition können die Ergebnisse auch auf andere Gletscher südlich des Alpenhauptkammes angewendet werden. Die Gletschergrenze stammt aus dem Gletscherinventar von 1998 und wurde anhand von Begehungen und Fotos für die Jahre 2007 und 2008 aktualisiert. Am 31. August 2009 und 01. September 2009 wurden Gletscherzunge und Felsinseln mit dem differentiellen GPS und einer Genauigkeit von <10 cm eingemessen und so die Gletschergrenze für das Jahr 2009 bestimmt und damit Ungenauigkeiten der Vorjahre beseitigt. Fläche 1998:  3,24 km² Fläche 2009:  3,03 km² Die Höhe der Gletscherzunge lag 1998 auf 2610 m und ist im Zuge der Auswertung für das Jahr 2007 auf 2690 m aktualisiert worden. Für das Jahr 2008 wurde die Höhe der Zunge nicht korrigiert. Auch 2009 lag der tiefste Punkt des Gletschers, trotz des Rückgangs auf 2690 m. Der Gletscher erstreckt sich bis in eine Höhe von 3400 m, knapp unterhalb des Hohen Zauns (3450 m). Aus Messungen im Rahmen des Gletscherinventars von 1998 ist bekannt, dass die Gletscherdicke im größten Teil des Gletschers nur zwischen 50 und 70 m beträgt. Das Mullwitzkees hat kein tiefes Firnbecken, sondern die Eisdicke wird nach oben hin eher kleiner. Dies  und seine südseitige Ausrichtung lassen erwarten, dass der Gletscher auf Klimaänderungen besonders sensibel reagiert. Abbildung 1 gibt einen Überblick über das Einzugsgebiet oberes Dorfertal, mit dem Orthofoto und den Gletschergrenzen des Inventars von 1998 und der DGPS korrigierten Gletschergrenze 2009 am Mullwitzkees.  Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    3   Abbildung 1. Einzugsgebiet oberes Dorfertal, Koordinatensystem: Gauß-Krüger M31, Orthofoto 1998   2. Methode  Zur Bestimmung des Massenhaushalts wird die direkte glaziologische Methode mit fixem Haushaltsjahr verwendet. Dabei wird bestimmt, wie viel Masse der Gletscher im Laufe eines Jahres verliert bzw. gewinnt. Mit einem Jahr ist das hydrologische Jahr gemeint, welches am 01.10. beginnt und am 30.09. des Folgejahres endet. Bei dieser Methode wird davon ausgegangen, dass, speziell in den Alpen, während der Akkumulationsphase 01.10. bis 30.04. der Gletscher an Masse gewinnt und während der Ablationsphase 01.05 bis 30.09 an Masse verliert. Daher wird auch von Winter-, Sommer- und Jahresbilanz gesprochen. Um die Ablation zu bestimmen, werden Pegel gebohrt, deren freies Ende mehrmals im Jahr abgelesen wird, um so den Abschmelzbetrag an diesen Punkten zu messen. Im Akkumulationsgebiet werden im Frühjahr und Herbst Schächte gegraben, um den Massenzuwachs zu erfassen. Der Massenzuwachs errechnet sich aus Tiefe des Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    4 Schachtes (bis zum Firn, also dem Schnee des Vorjahres) und der gemessenen Dichte des Schnees.                 Foto 1. linkes Bild: Herbstschacht mit deutlichen Schmutz- und Altschneehorizonten Foto 2. rechtes Bild: Einmessen der Felsinseln mit DGPS am 31.08.2009    3. Durchgeführte Arbeiten  3.1 Pegelablesungen  Die bereits vorhandenen Pegel wurden in der Ablationsperiode 2009 regelmäßig abgelesen und die Pegel 03 und 07 jeweils 12 m neu gebohrt, wobei Pegel 07 auf der Zunge zurückgesetzt wurde. Die Ablesungen und die Erneuerungen der Pegel wurden am 27.06.2009, 12.07.2009, 01.08.2009, 22.08.2009, 31.08/01.09.2009, 19/20.09.2009 und am 01.10.2009 durchgeführt.   3.2 Frühjahrsbegehung Zur Bestimmung der Winterbilanz müssen am Ende des Winters Schneeschächte gegraben werden. Weiters ist es wichtig, die Änderung der Schneehöhe am Gletscher zu kennen. Diese wird mit Hilfe von Sondierungen über den ganzen Gletscher gemessen.  Die Frühjahrsbegehung wurde vom 12-14. Mai 2009 durchgeführt. Aufgrund der ungewöhnlich hohen Lawinenaktivität im Dorfertal während des Winters, erfolgte der Aufstieg vom Parkplatz Hinterbichl zu Fuß über die Johannishütte zum Defreggerhaus. Übernachtet wurde im Winterraum Defreggerhaus. In zwei Gruppen wurden drei Schächte gegraben und Sondierungen durchgeführt. Das Wetter der drei Tage: 6 bis 8/8 Ns, Cu, Cb; starker Wind aus SW bis W; Gewitter an den Nachmittagen und Abenden.  Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    5  3.3 Herbstbegehung Bei der Herbstbegehung werden zur Bestimmung der Jahresbilanz Schneeschächte gegraben, Sondierungen durchgeführt und die Ablationspegel abgelesen. Die Herbstbegehung fand am 19/20.09.2009 statt. Nach der Auffahrt mit dem Venediger Hüttentaxi zur Seilbahnstation erfolgte der Aufstieg zum Defreggerhaus. Es wurden alle Pegel abgelesen, Sondierungen durchgeführt,  im Akkumulationsgebiet drei Schneeschächte gegraben und die Wetterhütte gesichert. Übernachtet wurde am Defreggerhaus. Das Wetter an beiden Tagen: 6-8/8 Cu, Cu fr, Str Cu; Wind aus S  3.4 Wetterstation und Totalisator Wichtige Parameter, die das Haushaltsjahr des Gletschers bestimmen sind unter anderen die Temperatur und der Niederschlag. Diese werden in der Wetterhütte und am Totalisator in der Nähe des Defreggerhauses gemessen.   Ablesungsdatum Messung 1 Messung 2 Messung 3 Messung 4 Messung 5 Bemerkung 08.10.2008 22,4 22,5 22,3 22,4 22,3  08.10.2008 61,2 61,1 61,0 61,2 61,1 Neu befüllt 06.04.2009 38,5 38,6 38,6 38,7 38,5  13.05.2009 35,2 34,9 35,3 35,5 35,2  27.06.2009 27,2 27,3 27,3 27,4 27,4  12.07.2009 25,9 25,7 25,7 25,6 25,9  01.08.2009 21,9 22,0 21,9 21,9 22,0  01.09.2009 17,1 17,1 17,2 17,3 17,2  19.09.2009 8,2 8,3 8,3 8,3 8,2  01.10.2009 7,9 7,9 7,9 7,8 7,8  01.10.2009 61,4 61,4 61,4 61,5 61,5 Neu befüllt  Tabelle1. Auslesung Totalisator (von oben)   Wie in den Jahren zuvor wurde die Wetterhütte erneut mehrmals aufgebrochen und somit die Temperaturdaten unbrauchbar gemacht. Am 06.04.2009 wurde der Temperaturfühler Nr.: 1298192 im Schnee gefunden und mitgenommen und am 13.05.2009 wieder in die Hütte gehängt und versperrt. Am 01.08.2009 war die Hütte erneut aufgebrochen. Der T-Fühler wurde jedoch gefunden und durch Nr.: 1176823 ausgetauscht. Im Rahmen der Herbstbegehung wurde nach erneutem Einbruch der T-Fühler mit der Nr.: 1298192 in die Hütte gehängt und diese versperrt und mit einer massiven Eisenkette mit Vorhängeschloss gesichert (Foto 3 und 4).  Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    6      Foto 3. linkes Bild: Aufgebrochene Wetterhütte am 19.09.2009 Foto 4. rechtes Bild: Sicherung der Wetterhütte mit Eisenkette und Vorhängeschloss am 19.09.2009   4. Auswertung  4.1 Definitionen Es werden folgende Notationen verwendet: S  gesamte Gletscherfläche B  Gesamtjahresbilanz b  spezifische Massenbilanz Sa  Fläche des Ablationsgebietes Ba  Gesamtbilanz des Ablationsgebietes ba  spezifische Bilanz der Ablation Sc  Fläche des Akkumulationsgebietes Bc  Gesamtbilanz des Akkumulationsgebietes bc  spezifische Bilanz der Akkumulation wi  als Index bedeutet Winter so  als Index bedeutet Sommer H_ELA Höhe der Gleichgewichtslinie   Es gelten folgende Beziehungen:  Für die spezifische Bilanz:  b = bwi + bso     bso = b – bwi  bwi = Bwi/S     bso = Bso/S  b = B/S     bc = Bc/Sc    ba = Ba/Sa   Für die Fläche und die Gesamtbilanz:  S = Sc + Sa   bzw.   B = Bc + Ba  Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    7 4.2 Winterbilanz Um die Winterbilanz zu bestimmen, wird aus der ermittelten Dichte und Tiefe der Frühjahrsschächte der Wasserwert berechnet. Die Schneehöhe der Sondierungen wird ebenfalls mit der mittleren Dichte der Schächte in Wasseräquivalent umgerechnet. Aus Tabelle 2 sind die Wasserwerte und die mittlere Dichte der Frühjahrsschächte zu entnehmen, bzw. deren Lage aus Abbildung 2.   Schachtnummer Seehöhe [m] Tiefe [m] Dichte [kg/m^3] Wasserwert [mm]      1 3155 4,48 464 2082 2 3220 4,14 479 1982 3 3310 2,66 444 1203  Tabelle 2. Seehöhe, Tiefe und mittlere Dichte der Frühjahrsschächte. Wasserwert mit Korrektur des Dichteabstichs     Abbildung 2. Mullwitzkees mit Gletschergrenze 2009 (DGPS korrigiert) Lage der Pegel(P) der Frühjahrs-  und Herbstschächte mit Nummern der Schächte im Frühjahr und Herbst; rote Punkte: Pegel 2008, schwarze Punkte: Pegel 2009 (mittels DGPS) Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    8   Abbildung 3. Flächen gleichen Wasserwertes der Winterbilanz gültig für den 30.04.2009 und Gletschergrenze 1998, sowie Punkte der Sondierungen und Schächte.   Abbildung 4. Nettobilanz [105 m3] und Fläche [105 m2] der Höhenstufen (links) und mittlere spezifische Bilanz [mm ww] der Höhenstufen (rechts) gültig für die Winterbilanz des hydrologischen Jahres 2008/09 am Mullwitzkees.   Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    9 Höhenstufe Fläche [km^2] Bilanz [10^3m^3] Wasserwert [mm] 2675 0,000 0,1 500 2725 0,033 23,9 735 2775 0,068 82,7 1213 2825 0,119 155,6 1303 2875 0,203 286,4 1411 2925 0,275 378,4 1376 2975 0,259 392,1 1514 3025 0,286 458,6 1605 3075 0,257 447,4 1739 3125 0,235 416,4 1773 3175 0,294 540,9 1838 3225 0,370 673,8 1820 3275 0,293 426,6 1457 3325 0,193 217,3 1125 3375 0,114 83,9 737 3425 0,027 13,4 500 Gesamt 3,026 4597 1519  Tabelle 3. Flächen- und Winterbilanz-Höhenverteilung (die Höhenangaben der Höhenstufe sind Mittelwerte)  Aus Tabelle 3, sind die Werte der Winterbilanz, gültig von 01.10.2008 bis 30.04.2009, zu entnehmen. Die Winterbilanz Bwi = 4,60*106 m3 ergibt sich aus der Summer der Bilanzwerte der einzelnen Höhenstufen. Für die Akkumulationsperiode 2008/09 ergab sich eine mittlere spezifische Bilanz von bwi = 1519 mm. In Abbildung 3 sind die Flächen gleichen Wasserwertes gültig für den 30.04.2009 sowie die Lage der Schächte und Punkte der Sondierungen am Mullwitzkees dargestellt. Der Verlauf der Nettobilanz, der Fläche und der mittleren spezifischen Bilanz pro Höhenstufe gültig für die Winterbilanz des hydrologischen Jahres 2008/09 sind in Abbildung 4 aufgezeichnet.  Bwi = 4,60*106 m3 bwi = 1519 mm   4.3 Jahresbilanz Für die Jahresbilanz (01.10.2008 – 30.09.2009) sind sowohl die Ablationswerte als auch die Akkumulationswerte über diesen Zeitraum betrachtet von ausschlaggebender Bedeutung. Die Ablationswerte am Ende des hydrologischen Jahres, welche ja Messwerte in cm Eis darstellen, werden mit einer mittleren Dichte von Eis r = 900 [kg/m3] in mm Wasserwert umgerechnet. Der zweite Term in der Jahresbilanz ist die Rücklage am Ende des hydrologischen Jahres. Sie wird ebenfalls in mm Wasser angegeben und wird gebildet aus dem Produkt Schachttiefe mal mittlerer Dichte de Schachtes. Aus Tabelle 4 sind die Wasserwerte und die mittlere Dichte der Herbstschächte und aus Tabelle 5 die Wasserwerte der einzelnen Pegel zu entnehmen, bzw. deren Lage aus Abbildung 2.        Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    10 Schachtnummer Seehöhe [m] Tiefe [m] Dichte [kg/m^3] Wasserwert [mm] WW 30.09 [mm] 1 3180 2,3 582 1339 1253 2 3235 0,87 480 424 345 3 3310 1,4 508 712 637  Tabelle 4. Seehöhe, Tiefe und mittlere Dichte der Frühjahrsschächte. Wasserwert mit Korrektur des Dichteabstichs und korrigierter Wasserwert bis zum 30.09.2009.     Pegelnummer Wasserwert [mm] Pegelnummer Wasserwert [mm] 1 -1300 8 -1490 2 -970 10 -1060 3 -850 11 -1050 4 -1220 15 -1650 5 -1980 16 -980 6 -1810 17 -1140 7 -3250    Tabelle 5. Wasserwerte der Pegel  Zusätzlich werden im Rahmen der Herbstbegehung Sondierungen durchgeführt, um die Verteilung der Altschneedecke zu bestimmen. Mit Hilfe von Fotos, den Sondierungen und den einzelnen Wasserwerten, wird eine Karte, Abbildung 5, mit Isolinien des Wasserwertes erstellt und die Jahresbilanz berechnet. Das Gebiet der Rücklage (Grün) ist bestimmt durch die Schneeverfrachtung während des Jahres. Da der Wind hauptsächlich, und besonders im Winter aus Nord bzw. Nord-West weht, wurden, wie in den Jahren zuvor die größten Schneehöhen in den Mulden bzw. im Lee der überströmten Kanten gefunden. Die rote Linie markiert den Übergang zwischen Akkumulations- und Ablationsgebiet. Das Maximum der Ablation wurde am Zungenende des Gletschers gefunden. Aus Tabelle 6, sind die Werte der Jahresbilanz zu entnehmen.   Höhenstufe Fläche [km^2] Bilanz [10^3m^3] Wasserwert [mm] 2675 0,000 -0,7 -3250 2725 0,033 -90,2 -2772 2775 0,068 -104,7 -1537 2825 0,119 -123,2 -1032 2875 0,203 -265,4 -1308 2925 0,275 -392,2 -1426 2975 0,259 -302,0 -1166 3025 0,286 -229,4 -803 3075 0,257 -63,5 -247 3125 0,235 11,5 49 3175 0,294 41,2 140 3225 0,370 91,6 247 3275 0,293 -21,6 -74 3325 0,193 44,0 228 3375 0,114 -36,4 -319 3425 0,027 -32,4 -1211 Gesamt 3,026 -1473,6 -487  Tabelle 6. Flächen- und Jahresbilanz-Höhenverteilung (Werte der Höhenstufe sind Mittelwerte)  Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    11 Wie bereits bei der Winterbilanz wird über die jeweiligen Flächen integriert und anschließend mit der Gesamtfläche die spezifische Jahresmassenbilanz ermittelt. Die Flächen gleichen Wasserwertes gültig für den 30.09.2009, die Gletschergrenze von 1998 sowie die Punkte der Sondierungen und Schächte sind in Abbildung 5 grafisch dargestellt. In Abbildung 6 ist der Verlauf der Höhe, der Jahresbilanz und der spezifischen Bilanz pro Höhenstufe aufgezeichnet.    B = -1,47*106 m3 b = -487 mm     Abbildung 5. Flächen gleichen WW der Jahresbilanz gültig für den 30.09.2009 und Gletschergrenze 1998, sowie Punkte der Sondierungen und Schächte.   Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    12  Abbildung 6. Jahresbilanz [105 m3] und Fläche [105 m2] der Höhenstufen (links) und spezifische Bilanz [mm ww] der Höhenstufen (rechts) gültig für das hydrologische Jahr 2008/09 am Mullwitzkees.   Um nun auf die Sommerbilanz zu schließen, wird die Winterbilanz von der Jahresbilanz subtrahiert. Dabei gelten die oben genannten Formeln:  Bso = B – Bwi             und  bso = b – bwi  Für die Sommerbilanz ergeben sich daher folgende Werte:  Bso = -6,07*106 m3 bso = -2006 mm   5. Zusammenfassung der Ergebnisse  In Tabelle 7 sind die Ergebnisse der Jahres-, Winter- und Sommerbilanz zusammengefasst.  Jahresbilanz   Winter   Sommer              Sc= 1,110 km^2          Bc= 0,45 10^6m^3          bc= 408 mm          Sa= 1,916 km^2          Ba= -1,92 10^6m^3          ba= -1005 mm          S= 3,026 km^2  S= 3,026 km^2  S= 3,026 km^2 B= -1,47 10^6m^3  Bwi= 4,59 10^6m^3  Bso= -6,07 10^6m^3 b= -487 mm  bwi= 1519 mm  bso= -2006 mm Sc/S= 0,367                 H_ELA= 3116 m         Tabelle 7.Kennzahlen der Jahres-, Winter- und Sommerbilanz   Mullwitzkees 2008/2009  13.12.2009    13 6. Ausblick  Nach der Sicherung der Wetterhütte mit der Eisenkette sind die Temperaturaufzeichnungen in den kommenden Jahren hoffentlich geschützt und somit brauchbar. Sollte dies nicht der Fall sein, besteht die Möglichkeit eine Wetterstation auf dem Dach der Seilbahnstation am Defreggerhaus zu installieren.   7. Mitarbeiter  Die Feldarbeiten bzw. Totalisatorablesungen wurden von M. Stocker-Waldhuber, M. Olefs, K. Helfricht, J. Abermann, M. Großhauser, A. Haberkorn, B. Hendrich, G. Markstaller, R. Mariacher, S. Jestl und H. Diesel durchgeführt. Die Auswertung und der Bericht stammen von M. Stocker-Waldhuber. 

Äußeres Mullwitzkees - Massenhaushalt 2008/2009

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