Permafrost im Klimawandel

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IMS - Permafrost und Klimawandel
25.10.2012
Permafrost im Klimawandel –
Zahlen, Daten, Fakten und Diskussion der möglichen Auswirkungen
Volkmar Mair
International.
Mountain.
Summit.
Kathrin Lang, David Tonidandel
Amt für Geologie und Baustoffprüfung
Alpenweite Permafrostverbreitungskarte
Definition von Permafrost:
Dazu wird jenes Krustenmaterial (Festgestein oder Lockermaterial) gezählt, welches für einen Zeitraum von mehr als 2 Jahren eine Temperatur von 0°C oder weniger aufweist. Permafrost kann somit – muss aber nicht ‐ Wasser oder Eis enthalten.
Brixen, 25. Oktober 2012
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Permafrostverbreitungskarte
Detailausschnitt: Südtirol und Nachbargebiete
Dr. Volkmar Mair
Messstationen im Alpenraum
Dr. Volkmar Mair
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Permafrost‐Überwachungsnetzwerk in Südtirol
Projekt
PROALP
6
2
1
7
4
5
3
Projekt Ortler IceCore
Dr. Volkmar Mair
1 ‐ Monitoringstation GRAWAND
• Seit Dezember 2009
• 2 horizontale Bohrlöcher (122m und 160m) im Fels
• Temperaturmessungen
• Bewegungsmessungen
• Übertragung der Daten in Echtzeit
Dr. Volkmar Mair
3
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2 ‐ Monitoringstation LAZAUN
•
•
•
•
•
•
•
•
Seit Oktober 2010
2 vertikale Bohrlöcher (40m und 30m) im Blockgletscher
Temperaturmessungen Bewegungsmessungen (Inklinometer, Koaxialkabel, D‐GPS)
Analysen der Eiskerne (Chemie, Pollen, C‐14‐Datierungen)
Abflussmessungen der Blockgletscherquelle
Beprobung der Quellen in der Umgebung
Bohrung im Torfmoor von Lazaun (15m)
Dr. Volkmar Mair
3 ‐ Monitoringstation ROSSBÄNK
•
•
•
•
•
•
Seit Oktober 2010
1 vertikales Bohrloch (30m) im Blockgletscher
Temperaturmessungen Bewegungsmessungen
Analysen der Eiskerne (Chemie)
Beprobung der Quellen u. Seen in der Umgebung
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Dr. Volkmar Mair
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Dr. Volkmar Mair
Hohe Gaisl
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Daten Analyse
Dr. Volkmar Mair
Überwachung von Permafrost im Fels
Messungen der Oberflächentemperatur am Ortler
Dr. Volkmar Mair
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Lo g ge r: # A1 0 25 C' HINTERG RA T'
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20
18
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Hintergrat
14.10.2011 – 28.08.2012
Datenausfall: 27.07.2012
# 1:o C
# 2:o C
# 3:o C
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10
8
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4
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0
-2
-4
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-1 2
-1 4
-1 6
-1 8
-2 0
-2 2
1 4 .1 0 .2 0 11 11 :19 :48 1 3 .1 1 .2 0 11 06 :00 :01
1 6.1 2.2 01 1 01 :00 :01
1 7.0 1.2 01 2 2 0 :0 0 :0 1
19 .02 .20 1 2 1 5:0 0:0 1
23 .03 .20 1 2 1 0:0 0:0 1
2 5 .0 4 .2 0 12 05 :00 :01
2 7.0 5.2 01 2 23 :00 :01
2 9.0 6.2 01 2 1 8 :0 0 :0 1
01 .08 .20 1 2 1 3:0 0:0 1
Dr. Volkmar Mair
L o gg er: # A10 2 5E 'CIMA VERTICALE'
16
# 1:o C
# 2:o C
# 3:o C
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6
4
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-2
-4
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-1 2
-1 4
-1 6
-1 8
-2 0
-2 2
-2 4
Gipfel tief
30.08.2011 – 07.09.2012
3 0 .0 8 .2 0 11 08 :50 :36 0 4 .1 0 .2 0 11 09 :00 :00
1 1.1 1.2 01 1 20 :00 :00
2 0.1 2.2 01 1 0 7 :0 0 :0 0
27 .01 .20 1 2 1 7:0 0:0 0
06 .03 .20 1 2 0 4:0 0:0 0
1 3 .0 4 .2 0 12 15 :00 :00
2 2.0 5.2 01 2 01 :00 :00
2 9.0 6.2 01 2 1 2 :0 0 :0 0
06 .08 .20 1 2 2 3:0 0:0 0
Dr. Volkmar Mair
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Monitoringstation Grawand im Schnalstal: Messsung der Temperatur im Fels
N‐Seite
Active layer: bis ca. 4 Meter
Im zentralen Bereich des Bohrloches steigen die Temperaturen während der Sommermonate für kurze Zeit knapp über die 0°‐Grenze.
S‐Seite
Active Layer: bis ca. 9 Meter
Zentraler Bereich
Dr. Volkmar Mair
Monitoringstation Grawand im Schnalstal: Messsung der Temperatur im Fels
N‐Seite
Active layer: bis ca. 4 Meter
-2,6°C
Activ e lay er:
Frost-Tau-Wechsel
+
Ausschmelzbereich
Dr. Volkmar Mair
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Überwachung von Permafrost im Lockermaterial
Monitoringstation Lazaun‐Blockgletscher im Schnalstal: Messsung der Temperatur im Bohrprofil
La zaun 2 - Tem pe ratur en von O ktobe r 2010 - Ma i 2011
6
WINTER
5
4
3
2
0,2m
Tem peratur
1
1m
0
2m
-1
5m
-2
10m
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20m
25m
-4
30m
-5
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/0
5/
5/
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4/
4/
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3/
/1 1
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/1 1
/0 2
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/0 2
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/0 1
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04
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2/
2/
/1
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09
23
07
/1
/1
1/
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/1
0/
/1
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10
-9
Datum
Dr. Volkmar Mair
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0
-1
-2
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SOMMER
0,2 m
1m
2m
5m
10 m
20 m
25 m
6 1/
29 1
/0 6
/1
06 1
/0 7
/1 1
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/0
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/0 7
/1
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/0
7 /1
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03
/0
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10 1
/0 8
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17 1
/0
8 /1
24 1
/0 8
/1
31 1
/0 8
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07 1
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14 1
/0 9
/1
21 1
/0
9/
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28
/0
9/
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05
/1 0
/1
12 1
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0/
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/1 0
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6/
11
15
/0
22
/0
08
/0 6
01
/0 6
/1
1
30 m
/1
1
Temperatur
L aza un 2 - Temperaturen vo n Juni 2011 - Okto ber 2011
Dat um
Dr. Volkmar Mair
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M ittel temper atu ren g ege n Tiefe
0
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WINTER
Tie f e [ m]
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SOMME R
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-3 ,0
- 2,0
-1 ,0
0,0
1 ,0
2,0
3 ,0
4,0
5 ,0
6,0
7 ,0
8 ,0
35
Te mpe rat ur [°C]
Dr. Volkmar Mair
Monitoringstation Lazaun‐Blockgletscher im Schnalstal:
Messsung der Bewegungen im Bohrprofil (Inklinometermessungen)
Geschwindigkeit:
1cm in 2 Monaten
6 cm / Jahr
Inklinometermessungen von August 2010 bis September 2010 (S1) bzw. Oktober (S2) 2010 möglich
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Monitoringstation Lazaun‐Blockgletscher im Schnalstal:
Messsung der Bewegungen an der Oberfläche (Bewegungsmessungen mit D‐GPS)
Bewegungsrichtung nach NE
Bewegungsraten haben
Von 2006 bis 2011 an allen
Punkten zugenommen
Im zentralen Bereich fließt
der Blockgletscher schneller als
am Rand
Größte Verschiebung
Im vorderen Bereich von > 7 m
(2006‐2011)
Einsinkbeträge bis zu 30cm,
Durchschnittlich 5‐20cm
Eis schmilzt aus
Vergleich mit den Bewegungs‐
messungen im Bohrloch:
an der Oberfläche sind die Bewegungen ca. um den Faktor 10 schneller (> 1mm/Tag)
Dr. Volkmar Mair
Interpretation der Daten,
Ausblick
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Naturgefahren – Permafrost
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Dr. Volkmar Mair
Ende Dezember 2011
Felssturz am 3.370m hohen Piz Cengalo im Bergell.
4 Mio. Kubikmeter Gestein sind über 1.500 Hm in das
unbewohnte Val Bondasca abgestürzt.
Die Abbruchfläche ist größer als 1 Hektar.
Kleinere Felsstürze gab es bereits im Sommer 2011.
Überwachung der Bergflanke mittels TLS (terrestrischem
Laserscanner)
Dr. Volkmar Mair
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25.10.2012
Felssturz am Becherhaus,
9.7.2011
Nach einer längeren Hitzeperiode,
Eis an der Abbruchstelle dokumentiert
Dr. Volkmar Mair
Murabgänge aus Blockgletschern an der Nordseite des Sellastocks;
Ursache: destabilisiertes Material infolge ausschmelzenden Eises;
2 Ereignisse im Sommer 2003 14
25.10.2012
Murgang in Trafoi nach Unwettern am 25. August 2012
Dr. Volkmar Mair
Zus ammenfassung
•
Temperatur im Gestein:
–
–
–
–
•
Temperatur in Blockgletschern:
–
–
–
•
in 3200 m SH: ‐2,6°C konstant
in 3850 m SH: ‐2,8°C konstant (unter 70 m Eis!)
Active Layer: 3‐10 m in Fels, je nach Exposition mit starken Schwankungen
Oberflächentemperaturen (bis 50 cm in Fels) geben nur Lufttemperaturen wieder
0 bis ‐1°C konstant
Active Layer 3‐10 m mit starken Schwankungen
An der Basis und in eisfreien Zwischenschichten Luftzirkulation bzw. Wasser mit positiven Temperaturen (>1°C) nachgewiesen
Bewegung in Blockgletschern:
–
–
–
Wenige cm bis einige m pro Jahr
Bewegungen an der Basis, in versch. Niveaus und an der Oberfläche, jeweils mit versch. Geschwindigkeiten
Mehrere Zungen übereinander nachgewiesen
15
25.10.2012
Zus ammenfassung
•
Alter von Blockgletschern und Gletschern
–
–
•
Schwermetalle in Schmelzwässern aus Permafrostarealen:
–
–
–
•
Blockgletscher Lazaun bis 8000 Jahre BP nachgewiesen, daher als Klimaarchiv geeignet!!
Ortler Gletscher bis 2650 BP nachgewiesen
Herkunft aus Permafrost‐Eis nachgewiesen (Eiskerne Lazaun)
Schwermetalle (Ni, Mn, Zn) korrelieren mit niedrigen ph‐Werten
Datierungen der metallhaltigen Eis‐Schichten belegen Alter vor Industrialisierung (>2800 BP)
Temperaturentwicklung (Klimaerwärmung) und Gefahrenpotential:
–
–
–
Temperaturanstieg korreliert direkt mit Zunahme von Steinschlagereignissen
Temperaturanstieg korreliert direkt mit Ausschmelzen von Permafrosteis und damit mit mobilisierbarem Material und der Bewegungsgeschwindigkeit von Blockgletschern
Temperaturanstieg korreliert direkt mit Freisetzung von Metallen und Schwermetallen in Schmelzwässern
Danke für die Aufmerksamkeit
Dr. Volkmar Mair
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Permafrost im Klimawandel

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