Geomorphologisch-geophysikalische Untersuchungen zur Verbreitung und raum-zeitlichen Variabilität von alpinem Permafrost
Final Report Abstract
Im Forschungsvorhaben wurden die Verbreitung und Charakteristika von diskontinuierlichem Permafrost als Funktion topoklimatischer Faktoren und insbesondere der Substratbeschaffenheit sowie die interannuelle raum‐zeitliche Variabilität des diskontinuierlichen Permafrostes im Oberengadin untersucht. Neben Computermodellierungen (Berechnung der Verteilung der potentiellen Globalstrahlung, Ableitung von 3D Modellen des oberflächennahen Untergrundes) und Geostatistik (Beurteilung des statistischen Zusammenhang wichtiger die Permafrostverbreitung beeinflussender Parameter) wurden umfangreiche Geländearbeiten mit zahlreichen Feldmessungen durchgeführt. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Substrate wurden Temperaturlogger zur kontinuierlichen Aufzeichnung der Oberflächentemperatur ausgelegt und zwei Bohrlöcher abgeteuft und mit Temperaturmessketten instrumentiert. An zwei Standorten (feines Oberflächensubstrat und grobes bis mittleres Oberflächensubstrat) wurden Geoelektrik‐Monitoringstationen eingerichtet und während der schneefreien Zeit in regelmäßigen Abständen gemessen. Geophysikalische Sondierungen und Kartierungen wurden zur detaillierten Erfassung der Verbreitung und Mächtigkeit des Permafrostes durchgeführt (2D‐Widerstandstomographie, 2D‐Refraktionsseismik). Die Resultate der oberflächennahen Temperaturmessungen zeigen, dass die Bodenoberflächentemperaturen kleinräumig stark variieren. Am Standort mit feinem-mittlerem Oberflächensubstrat ist die Auftauschicht Ende des Sommers 5m mächtig und die Permafrosttemperatur in 8m Tiefe liegt bei ‐0,2 °C. Am Standort mit blockigem Oberflächensubstrat ist die Auftauschicht Ende des Sommers mit 2m deutlich geringmächtiger und die Permafrosttemperatur in 8m Tiefe liegt bei ‐0,8 °C. Der Winter 2006/2007 war klimatologisch gesehen zwar ungewöhnlich „warm“ und schneearm, die Schneearmut hatte jedoch auf den Permafrost eine kühlende Wirkung. Im Untersuchungsgebiet konnte im Beobachtungszeitraum keine weitere Permafrostdegradation festgestellt werden. Jedoch zeigen die Daten am Standort mit feinerem bis mittlerem Substrat (Permafrosttemperatur ‐0,2 °C, Mächtigkeit der Auftauschicht z.T. > 5m), dass die Grenze vom aktiven Permafrost hin zum degradierenden Permafrost bald erreicht sein könnte. Diese Standorte weisen mithin die höchste Sensitivität auf. Schneereiche Frühwinter und nachfolgend warme Sommer können in diesen Bereichen zu einer raschen Permafrostdegradation führen. Die detaillierten quasi 3D geoelektrischen Kartierungen belegen eine hohe räumliche Variabilität der Permafrostverbreitung und –charakteristika sowohl am Standort mit grobblockigem Oberflächensubstrat als auch am Standort mit feinerem Substrat. Eisgehalt und Mächtigkeit der Auftauschicht variieren im alpinen Permafrost in Lockersedimenten kleinräumig sehr stark, ebenso wie Permafrostpräsenz und –absenz. Mit der neuen Anwendung der quasi 3D geoelektrischen Kartierung steht nunmehr eine Methode zur Verfügung die kleinräumige Heterogenität adäquat zu erfassen.
