Rockglacier kinematics in a high mountain geosystem

Abstract

The study presents a regional approach for the quantification of rockglacier creep in a high mountain geosystem (Turtmann valley, Swiss Alps).<br /> By a combination of different methods, rockglacier movements were analysed qualitatively and quantitatively on various spatial and temporal scales. The application of digital photogrammetry and terrestrial geodetic survey enabled the quantification of horizontal velocities and vertical changes. The photogrammetric results demonstrate that small-scale aerial photographs are highly useful to measure changes in rockglacier geometry. Also the combination with high resolution imagery (from HRSC-A), which was applied for the first time in rockglacier studies, has been successful. Thus, displacements were investigated in a large area (meso-scale) and over a time span of 26 years (1975 – 2001). Against that, terrestrial geodetic survey enabled the annual quantification of block displacements on two rockglaciers between 2001 and 2004. The first-time application of dendrogeomorphic techniques for the determination of permafrost creep provided preliminary results for two rockglaciers.<br /> The applied techniques and especially the combination of geomorphic mapping and digital photogrammetry allowed the reliable assessment of the state of activity for 45 rockglaciers. Horizontal and vertical surface changes were analysed on 34 rockglaciers and a clear activity was revealed on 18 of them. Most of the permafrost bodies indicated above-average horizontal velocities compared to other rockglaciers in the Alps. In addition, conspicuous spatio-temporal variations in horizontal velocities and vertical changes were observed. Regarding the temporal variations, a distinct increase in horizontal velocity – probably from the beginning of the 1990s – was ascertained for all investigated active rockglaciers.<br /> The described findings were discussed by consideration of probable controls, such as terrain parameters and climatic influences. Although the data on decisive forcing factors and the knowledge on rockglacier dynamics is limited, it is assumed that the observed speed-up is linked to climatic changes and an increase in ground temperatures, respectively. Thus, the investigated kinematics supports the role of rockglaciers as sensitive indicators for changes in the high mountain geosystem.

<strong>Die Blockgletscherkinematik eines hochalpinen Geosystems</strong><br /> Im Zentrum der hier vorgestellten Studie steht die regionale Analyse der Blockgletscherbewegung in einem hochalpinen Geosystem (Turtmanntal, Schweizer Alpen).<br /> Mit Hilfe mehrerer Methoden wurde die Blockgletscherkinematik auf unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen sowohl qualitativ als auch quantitativ untersucht. Die Anwendung der digitalen Photogrammetrie und der terrestrischen Vermessung ermöglichte die Messung von horizontalen Geschwindigkeiten und vertikalen Veränderungen. Dabei zeigten die Ergebnisse der Photogrammetrie, dass analoge hochgeflogene Luftbilder für die Analyse von Veränderungen der Blockgletschergeometrie durchaus geeignet sind. Auch die Kombination mit digitalen hochauflösenden Daten (der High Resolution Stereo Camera - Airborne; HRSC-A), die erstmalig in der Blockgletscherforschung eingesetzt wurden, war erfolgreich. Dadurch konnten Blockgletscherbewegungen auf großer räumlicher Skale (Mesoskale) und über einen Zeitraum von 26 Jahren (1975 - 2001) quantifiziert werden. Die Anwendung der terrestrischen Vermessung ermöglichte zusätzlich die jährliche Quantifizierung von Bewegungen zwischen 2001 und 2004 auf zwei ausgewählten Blockgletschern. Dendrogeomorphologische bzw. holzanatomische Techniken wurden erstmalig für die Bestimmung der Blockgletscherkinematik eingesetzt und lieferten für zwei Untersuchungsobjekte vorläufige Ergebnisse.<br /> Mit den verwendeten Methoden und besonders durch die Kombination von geomorphologischer Kartierung und digitaler Photogrammetrie konnte der Aktivitätsgrad von 45 Blockgletschern abgeschätzt werden. Horizontale und vertikale Bewegungen wurden dann für die 34 intakten Blockgletscher quantifiziert, von denen 18 eine eindeutige Aktivität zeigten. Viele der untersuchten Permafrostkörper wiesen, im Vergleich zu anderen Blockgletschern der Alpen, überdurchschnittliche horizontale Geschwindigkeiten auf. Außerdem zeigten sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Bewegungen deutliche raum-zeitliche Variationen. Bezüglich der zeitlichen Variationen wurde für alle aktiven Blockgletscher eine eindeutige Zunahme der horizontalen Geschwindigkeit - vermutlich ab den 1990er Jahren - bestimmt.<br /> Die geschilderten Ergebnisse wurden unter Einbezug möglicher Kontrollgrössen, wie Relief- und Klimaparametern, diskutiert. Obwohl die Datenlage zu entscheidenden Einflussgrößen und das Wissen über Blockgletscherdynamik limitiert ist, wurde die beobachtete Beschleunigung den klimatischen Veränderungen und dem damit verbundenen Anstieg der Oberflächentemperatur zugewiesen. Folglich stützen die Ergebnisse die Rolle von Blockgletschern als sensitive Indikatoren für Veränderungen im hochalpinen Geosystem.