Permafrost und Sedimenthaushalt in einem alpinen Geosystem

Abstract

m Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle des Reliefs als Produkt und Regler unterschiedlicher geomorphologischer Prozesse in einem alpinen Geosystem (Turtmanntal, Wallis, Schweiz) untersucht, welches durch die Existenz von Permafrost sowie von periglazialen Prozessen und Formen gekennzeichnet ist. Als Teilprojekt des interdisziplinär angelegten DFG-Forschungsprojektes „Graduiertenkolleg 437: Das Relief – eine strukturierte und veränderliche Grenzfläche“ befasste sich die Arbeit vor allem mit der Analyse der Wechselwirkungen zwischen geomorphologischen Formen und Prozessen im Hochgebirge. Der Einfluss des Reliefs auf die Permafrostverbreitung wurde auf regionaler und lokaler Raumskale untersucht. Dementsprechend wurden skalenabhängige Messverfahren und Methoden angewandt. <br /> Auf regionaler Skale erfolgte zunächst die Kartierung von Blockgletschern als Permafrostindikatoren. Basierend auf diesen Daten wurde ein neuer empirisch-statistischer Ansatz zur Modellierung der regionalen Permafrostverbreitung entwickelt.<br /> Zur Validierung unterschiedlicher regionaler Permafrostmodelle und zur Analyse lokalskaliger Einflüsse des Reliefs auf die Permafrostverbreitung wurde eine Permafrostkartierung in einem Seitental des Untersuchungsgebietes durchgeführt. Die Kartierung basiert auf einem Monitoring der Basistemperatur der hochwinterlichen Schneedecke (BTS) sowie auf Messungen geophysikalischer Parameter des Untergrundes. Es zeigte sich ein kleinräumig stark differenziertes Bild, wobei eine starke Abhängigkeit der Permafrostverbreitung von den Eigenschaften des Reliefs auf kleiner Raumskale besteht. <br /> Die an die Existenz von Permafrost gebundenen Blockgletscher stellen bedeutende Speicher im Sedimenthaushalt vieler alpiner Geosysteme dar. Eine wesentliche Aufgabe dieser Arbeit bestand in der Ermittlung der Sedimentvolumina der Blockgletscher des Turtmanntals. Es wurde ein semiquantitativer Ansatz verfolgt, bei dem die Mächtigkeiten und Sedimentvolumina der Blockgletscher auf Grundlage eines hochaufgelösten Digitalen Höhenmodells bestimmt wurden. Für die Mächtigkeiten, Sedimentvolumina und -massen der Blockgletscher wurden zwei Szenarien entwickelt. Aufgrund der auffallend geringen Mächtigkeiten und Sedimentvolumina der Blockgletscher wird eine hohe Sensitivität dieser Formen gegenüber klimatischen Veränderungen angenommen. Im Turtmanntal stellen Blockgletscher daher sehr gute Indikatoren für die Permafrostverbreitung auf regionaler Skale dar.

<strong>Permafrost and sediment budget in an alpine Geosystem</strong><br /> In this study, the role of landform for different geomorphic processes within an alpine geosystem has been examined. The study area (Turtmann Valley, Switzerland) is characterized by the existence of permafrost and numerous periglacial processes and features. Being part of the interdisciplinary DFG Research Training Group “Landform – a structured and variable boundary layer” the analysis of interactions of geomorphic landforms and processes in a high mountain geosystem represented the key task of this study. Thus, the influence of landform on the development of permafrost on different spatial scales has been analyzed.<br /> Initially, rock glaciers in the study area have been mapped and compiled in an inventory serving primarily as a database for the development of an empirical-statistical modelling approach to simulate regional permafrost distribution.<br /> Furthermore, validation of different regional permafrost distribution models has been carried out by mapping permafrost on the local scale in a side valley of the study area. The role of different landform characteristics for the mapped permafrost distribution has been analyzed as well. Mapping is based on a monitoring of the base temperature of the winter snow cover (BTS) and on measurements of geophysical parameters of the substratum. The temperature data and the geophysical parameters revealed a distribution pattern of permafrost being highly variable in space. Small-scale landform characteristics proved to be responsible for the determined distribution pattern.<br /> Finally, rock glaciers represent important sediment stores and are major components of the sediment budget of many alpine geosystems. A main objective of this study consisted in determining the sediment volume of the rock glaciers of the Turtmanntal. Using a semi-quantitative approach and a high resolution Digital Elevation Model, the thickness and sediment volume of each rock glacier has been determined. Two scenarios for rock glacier thickness, sediment volume and sediment mass are presented in the study. Due to very low sediment volumes the rock glaciers in the Turtmanntal are assumed to react very sensitive to changes of the climatic boundary conditions. Thus, the rock glaciers in the Turtmanntal represent a suitable indicator for permafrost distribution on a regional scale.