Fischer, Andrea

Stocker-Waldhuber, Martin

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ÄUSSERES MULLWITZKEESMASSENHAUSHALT 2011/2012Jahresbericht des Instituts für Meteorologie und Geophysik der UniversitätInnsbruck und des Instituts für interdisziplinäre Gebirgsforschung, derÖsterreichischen Akademie der WissenschaftenMAG. M. STOCKER-WALDHUBER, DR. A. FISCHER07.11.2012im Auftrag von:Hydrographischer Dienst Tirol Nationalpark Hohe TauernHerrengasse 1–3 Nationalparkverwaltung TirolA–6020 Innsbruck, Austria Kirchplatz 2hydrographie@tirol.gv.at A–9971 Matrei i. O., AustriaTel.: +43(0)512 508 4251 Tel.: +43(0)4875 5161 0Fax.: +43(0)512 508 4205 Fax.: +43(0)4875 5161 20Durchführung der ArbeitMag. Martin Stocker-Waldhuber1/3 Dr. Andrea Fischer1/2martin.stocker-waldhuber@uibk.ac.at andrea.fischer@uibk.ac.atTel.: +43(0)512 507 5492 Tel.: +43(0)512 507 4950Fax.: +43(0)512 507 2924 Fax.: +43(0)512 507 49601 Institut für interdisziplinäre Gebirgsforschung 2 Institut für Meteorologie und GeophysikÖsterreichische Akademie der Wissenschaften Universität InnsbruckTechnikerstraße 21a, Otto Hittmair-Platz 1 Innrain 52A–6020 Innsbruck, Österreich A–6020 Innsbruck, Österreichwww.mountainresearch.at www.imgi.uibk.ac.at3 Institut für Geowissenschaften und Geographie, Physische GeographieMartin–Luther–Universität, Halle–WittenbergVon–Seckendorff–Platz 4D–06120 Halle, Deutschlandhttp://www.geo.uni-halle.de2InhaltsverzeichnisInhalt 11. Allgemeines 22. Methode 33. Durchgeführte Arbeiten 43.1. Pegelablesungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2. Frühjahrsbegehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.3. Herbstbegehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.4. Wetterstation und Totalisator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54. Auswertung 64.1. Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2. Winterbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.3. Jahresbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115. Zusammenfassung der Ergebnisse 156. Mitarbeiter 17Literatur 17A. Anhang 181Äußeres Mullwitzkees, Massenhaushalt 2011/2012Jahresbericht des Instituts für Meteorologie und Geophysikder Universität Innsbruck und des Instituts fürGebirgsforschung: Mensch und Umwelt, der ÖsterreichischenAkademie der Wissenschaften.Der vorliegende Bericht gibt eine Zusammenfassung über den Massenhaushalt des Mullwitz-keeses im hydrologischen Jahr 2011/12. Das Projekt wurde im Auftrag des Nationalparks HoheTauern und des Hydrographischen Dienstes (HD) der Abteilung Wasserwirtschaft beim Amt derTiroler Landesregierung im September 2006 gestartet. Die Messungen werden mit Hilfe der di-rekten glaziologischen Methode durchgeführt. Ziel dieser Messungen ist es, den Zusammenhangzwischen dem Massenhaushalt des Gletschers und dem lokalen Klima aufzuzeigen.1. AllgemeinesDas Mullwitzkees befindet sich in der Venedigergruppe in der Kernzone des NationalparksHohe Tauern. Der obere Teil des Gletschers (Äußeres Mullwitzkees) ist nach Süden ausge-richtet, während der untere Teil (Zettalunitzkees) und speziell die Zunge nach Süd-West bzw.West-Süd-West zeigen. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf andere Gletscher südlich desAlpenhauptkammes.Die Gletschergrenzen der südlichen Gletscher der Venedigergruppe wurden auf Grundlage derGletscherränder von 1998 und von Orthophotos für das Jahr 2009 neu kartiert.Fläche 1998: 3, 24 km2Fläche 2009: 2, 93 km2Die Höhe der Gletscherzunge lag 1998 auf 2610 m und ist im Zuge der Auswertung für dasJahr 2007 auf 2690 m aktualisiert worden. Für das Jahr 2008 wurde die Höhe der Zunge nichtkorrigiert. 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 dieGletscherdicke im größten Teil des Gletschers nur zwischen 50 und 70m beträgt. Das Mullwitz-kees hat kein tiefes Firnbecken, sondern die Eisdicke wird nach oben hin eher kleiner. Dies undseine südseitige Ausrichtung lassen erwarten, dass der Gletscher auf Klimaänderungen besonders2sensibel reagiert. Abbildung 1.1 gibt einen Überblick über das Einzugsgebiet oberes Dorfertal,mit dem neuen Orthophoto 2009 und den Gletschergrenzen des Inventars von 1998 und 2009.Abbildung 1.1: Einzugsgebiet oberes Dorfertal, Koordinatensystem: Gauß-Krüger M31, Ortho-photo 2009.2. MethodeZur Bestimmung des Massenhaushalts wird die direkte glaziologische Methode mit fixemHaushaltsjahr verwendet. Dabei wird bestimmt, wie viel Masse der Gletscher im Laufe eines Jah-res 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 Mas-3se gewinnt und während der Ablationsphase 01.05 bis 30.09 an Masse verliert. Daher wird auchvon Winter-, Sommer- und Jahresbilanz gesprochen. Um die Ablation zu bestimmen, werdenPegel gebohrt, deren freie Enden mehrmals im Jahr abgelesen werden, um so den Abschmelz-betrag an diesen Punkten zu messen. Im Akkumulationsgebiet werden im Frühjahr und HerbstSchächte gegraben, um den Massenzuwachs zu erfassen. Der Massenzuwachs errechnet sich ausTiefe des Schachtes (bis zum Firn, also dem Schnee des Vorjahres) und der gemessenen Dichtedes Schnees (Abb. 2.1).Abbildung 2.1: links: Arbeiten im Frühjahrsschacht 2 am 29.04.2012; rechts: Schmutzhorizontund sehr geringe Schachttiefe im Herbstschacht 1a am 08.10.2012.3. Durchgeführte Arbeiten3.1. PegelablesungenDie bereits vorhandenen Pegel wurden in der Ablationsperiode 2012 regelmäßig abgelesenund die Pegel 10 und Pegel 11, 10m bzw. 8m neu gebohrt. Die Ablesungen und die Erneuerun-4gen der Pegel wurden am01.10.2011, 29.04.2012, 09.07.2012, 09.08.2012, 10.09.2012 und am08.10.2012 durchgeführt.3.2. FrühjahrsbegehungZur Bestimmung der Winterbilanz müssen am Ende des Winters Schneeschächte gegrabenwerden. Weiters ist es wichtig, die räumliche Verteilung der Schneehöhe am Gletscher zu kennen.Die Frühjahrsbegehung wurde am 29. und 30. April 2012 durchgeführt. Nach der Fahrt mit demVenedigertaxi bis unterhalb des Gumpachkreuzes erfolgte der weitere Aufstieg zu Fuß über dieJahannishütte und das Zettalunitzach bis zur Gletscherzunge. Aufgeteilt in zwei Gruppen wurdeüber die Zunge bis zu den Schächten eins und zwei und weiter zum Defreggerhaus sondiert.Nach der Übernachtung im Defreggerhaus wurden die Schächte fertiggestellt und weiter überdas Plateau bis Pegel 16 sondiert. Das Wetter an beiden Tagen: zeitweise bewölkt mit starkemWind an beiden Tagen.3.3. HerbstbegehungBei der Herbstbegehung werden zur Bestimmung der Jahresbilanz Schneeschächte gegraben,Sondierungen durchgeführt und die Ablationspegel abgelesen. Die Herbstbegehung fand am08.10.2012 statt. Nach der Auffahrt mit dem Auto zur Johannishütte erfolgte der Aufstieg überdie Gletscherzunge und Pegel 15 über das Plateau bis Pegel 16. Zum Zeitpunkt der Herbstbege-hung lagen 10–40 cm Neuschnee. Da sich die Neuschneefälle nach dem 01.10.2012 ereigneten,wurden die Sondierungen für das Jahr 2011/2012 nicht berücksichtigt. An den Schachtpositio-nen 1, 2, und 3, wurde keine Firnrücklage gefunden, daher wurde der Schacht 1a mit ca. 80 cmFirn in der Mulde unterhalb des Plateaus gegraben. Das Wetter zum Zeitpunkt der Herbstbege-hung: wolkenlos am Vormittag, starker Wind und Aufzug Hoher Bewölkung als Vorläufer einerWarmfront am Nachtmittag.3.4. Wetterstation und TotalisatorWichtige Parameter, die das Haushaltsjahr des Gletschers bestimmen sind unter anderen dieTemperatur und der Niederschlag. Diese werden in der Wetterhütte und am Totalisator in derNähe des Defreggerhauses gemessen (für den Niederschlag s. Tab. 3.1). Der Temperaturfühlerin der Wetterhütte wurde am 09.07.2012 getauscht (neu: SN.: 1298192). Am 01.04.2012 war dieFlüssigkeit im Totalisator gefroren. Diese Werte werden daher nicht berücksichtigt.5Messung [cm] Bemerkung Niederschlag [mm]Datum 1 2 3 4 501.10.2011 62,3 62,3 62,4 62,4 62,4 neu befüllt04.01.2012 49,2 49,2 49,3 49,3 49,3 428(01.04.2012) (36,9 36,9 36,9 36,8 36,8) gefroren -29.04.2012 36,7 36,8 36,8 36,8 36,7 83509.07.2012 24,6 24,6 24,7 24,7 24,7 123141,4 41,4 41,5 41,5 41,5 abgelassen09.08.2012 32,9 32,9 32,9 32,8 32,8 151310.09.2012 28,2 28,2 28,3 28,3 28,3 166308.10.2012 24,1 24,2 24,2 24,2 24,1 1801Tabelle 3.1: Auslesung Totalisator (von oben) und Niederschlag.4. Auswertung4.1. DefinitionenS gesamte Gletscherfläche B Gesamtjahresbilanzb spezifische Massenbilanz Sa Fläche des AblationsgebietesBa Gesamtbilanz Ablationsgebiet ba spezifische Bilanz AblationsgebietSc Fläche des Akkumulationsgebietes Bc Gesamtbilanz Akkumulationsgebietbc spezifische Bilanz Akkumulationsgebiet wi als Index bedeutet Winterso als Index bedeutet Sommer ELA Höhe der GleichgewichtslinieSc/S Verhältnis Akkumulations- Gesamtfläche WW WasserwertTabelle 4.1: Notationen, die in dieser Arbeit verwendet werden.6S = Sc + Sa (4.1) B = Bc + Ba (4.2)Für die spezifischen Bilanzen gelten folgende Beziehungen:b = bwi + bso (4.3) bso = b− bwi (4.4)bwi = Bwi/S (4.5) bso = Bso/S (4.6)bc = Bc/Sc (4.7) ba = Ba/Sa (4.8)Tabelle 4.2: Zur Massenhaushaltsbestimmung gültige Beziehungen.4.2. WinterbilanzUm die Winterbilanz zu bestimmen, wird aus der ermittelten Dichte und Tiefe der Frühjahrs-schächte der Wasserwert berechnet. Die Schneehöhe der Sondierungen wird ebenfalls mit dermittleren Dichte der Schächte in Wasseräquivalent umgerechnet. Aus Tabelle 4.3 sind die Was-serwerte und die mittlere Dichte der Frühjahrsschächte zu entnehmen, bzw. deren Lage aus Ab-bildung 4.1.Schachtnummer Seehöhe [m] Tiefe [m] Dichte [kg/m3] Wasserwert [mm]1 3154 4,40 513 21532 3235 4,80 476 22833 (sondiert) 3320 3,00 494 (Mittel) 1482Tabelle 4.3: Seehöhe, Tiefe, mittlere Dichte und Wasserwert der Frühjahrsschächte. Schacht 3wurde sondiert und der Wasserwert mit der mittleren Dichte der Schächte 1 und 2berechnet.7Abbildung 4.1: Mullwitzkees mit Gletschergrenze 2009; Lage der Pegel und der Frühjahrs– undHerbstschächte.8Abbildung 4.2: Flächen gleichen Wasserwertes der Winterbilanz gültig für den 30.04.2012 undfür die Gletschergrenze 2009, sowie Punkte der Sondierungen und Schächte.90 1 2 3 4 5 6 7 8x 1052600270028002900300031003200330034003500Fläche [m²]Höhenstufen [m]Winterbilanz Mullwitzkees 2011/12  Bilanz [m³]Fläche [m²]0 500 1000 1500 20002600270028002900300031003200330034003500b [mm]Höhenstufen [m]Spezifische Winterbilanz 2011/12Abbildung 4.3: Nettobilanz [105 m3] und Fläche [105 m2] der Höhenstufen (links) und mittlerespezifische Bilanz [mm ww] der Höhenstufen (rechts) gültig für den Winter deshydrologischen Jahres 2011/12 am Mullwitzkees.Höhenstufe Fläche [km2] Bilanz [103 m3] Wasserwert [mm]3425 0,024 12,1 5003375 0,118 89,9 7613325 0,199 298,1 15013275 0,293 507,1 17313225 0,364 717,3 19733175 0,281 553,7 19673125 0,238 412,9 17373075 0,243 365,7 15073025 0,271 357,0 13162975 0,248 334,9 13532925 0,266 334,7 12582875 0,179 205,4 11442825 0,104 123,9 11872775 0,065 52,1 8062725 0,038 19,2 5002675 0,000 0,2 500Gesamt 2,931 4384,3 1496Tabelle 4.4: Flächen– und Winterbilanz– Höhenverteilung (Mittelwerte der Höhenstufen).Aus Tabelle 4.4 sind die Werte der Winterbilanz, gültig von 01.10.2011 bis 30.04.2012, zu10entnehmen. Die Winterbilanz Bwi = 4384, 3 · 103 m3 ergibt sich aus der Summe der Bilanzwer-te der einzelnen Höhenstufen. Für die Akkumulationsperiode 2011/12 ergab sich eine mittlerespezifische Bilanz von bwi = 1496 mm. In Abbildung 4.2 sind die Flächen gleichen Wasser-wertes gültig für den 30.04.2012 sowie die Lage der Schächte und Punkte der Sondierungenam Mullwitzkees dargestellt. Der Verlauf der Nettobilanz, der Fläche und der mittleren spezifi-schen Bilanz pro Höhenstufe gültig für den Winter des hydrologischen Jahres 2011/12 sind inAbbildung 4.3 aufgezeichnet.Bwi = 4384, 3 · 103 m3bwi = 1496mm4.3. JahresbilanzFür die Jahresbilanz (01.10.2011 – 30.09.2012) sind sowohl die Ablationswerte als auch dieAkkumulationswerte über diesen Zeitraum betrachtet von ausschlaggebender Bedeutung. DieAblationswerte am Ende des hydrologischen Jahres, welche ja Messwerte in cm Eis darstellen,werden mit einer mittleren Dichte von Eis ρ = 900 kg/m3 in mm Wasserwert umgerechnet.Der zweite Term in der Jahresbilanz ist die Rücklage am Ende des hydrologischen Jahres. Siewird ebenfalls in mm Wasser angegeben und wird gebildet aus dem Produkt der Schachttiefeund der mittlerer Schneedichte des Schachtes. Aus Tabelle 4.5 sind die Wasserwerte und diemittlere Dichte der Herbstschächte und aus Tabelle 4.6 die Wasserwerte der einzelnen Pegel zuentnehmen, bzw. deren Lage aus Abbildung 4.1.Schachtnummer Seehöhe [m] Tiefe [m] Dichte [kg/m3] Wasserwert [mm]1 3177 KR - -2 3235 KR - -3 3312 KR - -1a 3240 0,84 514 432Tabelle 4.5: Seehöhe, Tiefe, mittlere Dichte und Wasserwert der Herbstschächte. KR = keineRücklage11Pegelnummer Wasserwert [mm] Pegelnummer Wasserwert [mm]1 -2025 8 -25652 -1917 10 -16473 -2052 11 -20524 -1872 15 -27905 -2763 16 -10806 -2844 17 -27637 -4878Tabelle 4.6: Wasserwerte der Ablation an den Pegeln (01.10.2011–30.09.2012).Zusätzlich werden im Rahmen der Herbstbegehung Sondierungen durchgeführt, um die Ver-teilung der Altschneedecke zu bestimmen. Mit Hilfe von Fotos, den Sondierungen und den ein-zelnen Wasserwerten, wird eine Karte, Abbildung 4.4, mit Isolinien des Wasserwertes erstelltund die Jahresbilanz berechnet. Das Gebiet der Rücklage (Blau) ist bestimmt durch die Schnee-verfrachtung während des Jahres. Da der Wind hauptsächlich, besonders im Winter, aus Nordbzw. Nord-West weht, wurden, wie in den Jahren zuvor die größten Schneehöhen in den Muldenbzw. im Lee der überströmten Kanten gefunden. Die rote Linie (Gleichgewichtslinie) markiertden Übergang zwischen Akkumulations- und Ablationsgebiet. Das Maximum der Ablation wur-de am Zungenende des Gletschers gefunden. Aus Tabelle 4.7 sind die Werte der Jahresbilanz zuentnehmen.12Höhenstufe Fläche [km2] Bilanz [103 m3] Wasserwert [mm]3425 0,024 -30,2 -12503375 0,118 -100,4 -8503325 0,199 -90,3 -4543275 0,293 -89,3 -3053225 0,364 -86,9 -2393175 0,281 -107,5 -3823125 0,238 -187,7 -7903075 0,243 -306,8 -12643025 0,271 -514,6 -18972975 0,248 -566,2 -22872925 0,266 -631,6 -23742875 0,179 -427,5 -23822825 0,104 -215,1 -20622775 0,065 -203,5 -31462725 0,038 -181,9 -47472675 0,000 -2,0 -4750Gesamt 2,931 -3741,4 -1276Tabelle 4.7: Flächen– und Jahresbilanz– Höhenverteilung (Mittelwerte der Höhenstufen).Wie bereits bei der Winterbilanz wird über die jeweiligen Flächen integriert und anschlie-ßend mit der Gesamtfläche die spezifische Jahresmassenbilanz ermittelt. Die Flächen gleichenWasserwertes gültig für den 30.09.2012, die Gletschergrenze von 2009 sowie die Punkte derSondierungen und Schächte im Herbst 2012 sind in Abbildung 4.4 grafisch dargestellt. In Abbil-dung 4.5 ist der Verlauf der Fläche, der Jahresbilanz und der spezifischen Bilanz pro Höhenstufeaufgezeichnet.B = −3741, 4 · 103 m3b = −1276mm13Abbildung 4.4: Flächen gleichen Wasserwertes der Jahresbilanz gültig für den 30.09.2012 undfür die Gletschergrenze 2009, sowie Punkte der Sondierungen und Schächte imHerbst 2012.14−8 −6 −4 −2 0 2 4x 1052600270028002900300031003200330034003500Fläche [m²]Höhenstufen [m]Massenbilanz Mullwitzkees 2011/12  Bilanz [m³]Fläche [m²]−5000 −4000 −3000 −2000 −1000 02600270028002900300031003200330034003500b [mm]Höhenstufen [m]Spezifische Bilanz 2011/12Abbildung 4.5: Nettobilanz [105 m3] und Fläche [105 m2] der Höhenstufen (links) und mittlerespezifische Bilanz [mm ww] der Höhenstufen (rechts) gültig für das hydrologi-sche Jahr 2011/12 am Mullwitzkees.Um nun auf die Sommerbilanz zu schließen, wird die Winterbilanz von der Jahresbilanz subtra-hiert. Dabei gelten die oben genannten Formeln:Bso = B −Bwi und bso = b− bwiFür die Sommerbilanz ergeben sich daher folgende Werte:Bso = −8125, 7 · 103 m3bso = −2772mm5. Zusammenfassung der ErgebnisseIn Tabelle 5.1 sind die Ergebnisse der Jahres-, Winter- und Sommerbilanz, getrennt nachAblations- und Akkumulationsgebiet zusammengefasst.15Jahresbilanz Winterbilanz Sommerbilanz EinheitSc 0,326 km2Bc 64,2 103 m3bc 197 mmSa 2,605 km2Ba -3805,7 103 m3ba -1461 mmS 2,931 2,931 2,931 km2B -3741,4 4384,3 -8125,7 103 m3b -1276 1496 -2772 mmSc/S 0,111ELA > GN mTabelle 5.1: Kennzahlen der Jahres-, Winter- und Sommerbilanz 2011/12; > GN = überGipfelniveau.Sc Bc bc Sa Ba ba S B b bs bw ELA Sc/Skm2 106 m3 mm km2 106 m3 mm km2 106 m3 mm mm mm m2006/07 0,64 0,44 628 2,44 -4,90 -2004 3,08 -4,46 -1447 -2121 674 3163 0,2072007/08 1,22 0,93 764 1,86 -2,91 -1562 3,08 -1,98 -642 -2052 1410 3115 0,3962008/09 1,11 0,45 408 1,92 -1,92 -1005 3,03 -1,47 -487 -2006 1519 3116 0,3672009/10 1,00 4,24 423 2,02 -1,91 -942 3,03 -1,48 -490 -1797 1307 3150 0,3322010/11 0,43 1,07 248 2,50 -3,93 -1570 2,93 -3,82 -1303 -2127 824 > GN 0,147Tabelle 5.2: Kennzahlen der Jahres-, Winter- und Sommerbilanz von 2006 bis 2011(Stocker-Waldhuber und Fischer, 2012); > GN = über Gipfelniveau.166. MitarbeiterDie Feldarbeiten bzw. Totalisatorablesungen wurden von M. Stocker-Waldhuber, M. Em-prechtinger, B. Seiser, C. Mitterer, M. Presser, R. Mariacher, A. Jestl und T. Brandstätter durch-geführt. Die Auswertung und der Bericht stammen von M. Stocker-Waldhuber.LiteraturStocker-Waldhuber, M., und A. Fischer, 2012: Glacier Mass Balance of Mullwitzkees, HoheTauern, Austria, from 2006/07-2010/11. DOI:10.1594/WDCC/MB_MWK_2007_2011.17A. AnhangAbbildung A.1: Ausaperungsmuster am Plateau am 09.08.2012.Abbildung A.2: Ausaperungsmuster am 10.09.2012.18Abbildung A.3: Ausaperungsmuster am 09.08.2012.Abbildung A.4: Ausaperungsmuster am 10.09.2012.19

Äußeres Mullwitzkees - Massenhaushalt 2011/2012

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