Bei der Untersuchung der Kinematik von Blockgletschern werden verschiedene Methoden zur Messung ihrer Bewegung eingesetzt: Wiederholte Vermessung von GPS-Punkten, Satellitenradarinterferometrie, Analyse von Orthofotos aus der Luft oder von Drohnen usw. (Abb. 1).
Die Blockgletscherbewegung weist drei Arten von zeitlichen Veränderungen auf, welche sich überlagern: (i) saisonale Schwankungen, (ii) jährliche Schwankungen und (iii) Veränderungen über ein (oder mehrere) Jahrzehnt(e). Diese Entwicklungen werden hauptsächlich durch das thermische Regime des Permafrosts gesteuert, obwohl viele andere Faktoren berücksichtigt werden müssen (Topographie, Eisgehalt, hydrostatischer Druck, Sedimenteintrag usw.).
- Mehrjähriger Trend
Seit den 1990er Jahren ist in den Alpen eine deutliche Beschleunigung der aktiven Blockgletscher zu beobachten. Beispielsweise zeigten photogrammetrische Analysen von rund 15 Blockgletschern im Turtmanntal (VS) zwischen 1975-1993 und 1993-2001 insgesamt eine Verdoppelung der Oberflächengeschwindigkeiten (zwischen 16 und 350% je nach Blockgletscher) (Abb. 2). Seit 2005 hat sich der Beschleunigungstrend noch deutlich verstärkt, wie z. B. die Messungen am Blockgletscher Grosses Gufer zeigen (Abb. 3). Die allgemeine Beschleunigung der aktiven Blockgletscher in den Alpen ist eine Folge der Erwärmung des Permafrosts aufgrund des Anstiegs der Lufttemperatur seit dem Ende der 1980er Jahre: Die mechanischen Eigenschaften des Eises verändern sich und der Gehalt an unter Druck stehendem Wasser in den Poren des Blockgletschers steigt.
- Jährliche Schwankungen
Die (zwischen)jährlichen Schwankungen der Geschwindigkeit eines Blockgletschers können beträchtlich sein und manchmal von einem Jahr zum nächsten mehr als 50 % betragen. Die Schwankungen der Geschwindigkeit sind relativ homogen, unabhängig von der Geometrie, der Grösse und der Aktivität eines Blockgletschers. Die beobachteten Veränderungen werden hauptsächlich von saisonalen Witterungseinflüssen wie der Lufttemperatur im Sommer, dem Zeitpunkt des Einschneiens im Herbst und der Dauer der Schneebedeckung im Frühsommer verursacht (Abb. 4).
- Saisonale Schwankungen
Die Bewegung eines Blockgletschers im Jahresverlauf ist im Allgemeinen durch eine starke Beschleunigung während der Schneeschmelze, eine maximale Geschwindigkeit im Herbst und eine Verlangsamung im Winter gekennzeichnet. Die Amplitude der saisonalen Geschwindigkeitsänderungen variiert von Blockgletscher zu Blockgletscher stark (Abb. 5), und sogar zwischen verschiedenen Bereichen eines und desselben Blockgletschers: Einige weisen starke saisonale Geschwindigkeitsschwankungen auf (z. B. Min/Max-Verhältnis von 1:10 für den Grabengufer Blockgletscher), während andere über das ganze Jahr hinweg eine relativ stabile Geschwindigkeit aufweisen (z. B. Tsavolires Blockgletscher im Vallon de Réchy) (Abb. 6). An ein und demselben Standort hingegen wiederholen sich die saisonalen Schwankungen Jahr für Jahr auf mehr oder weniger ähnliche Weise.
Abb. 1: GPS-Bewegungsmonitoring
Abb. 1: GPS-Bewegungsmonitoring von Blockgletschern (links: Becs-de-Bosson (Réchy, VS); rechts: Tsarmine (Val d’Arolla, VS).
Abb. 2: Vergleich der mittleren jährlichen Oberflächengeschwindigkeiten von Blockgletschern
Abb. 2: Vergleich der mittleren jährlichen Oberflächengeschwindigkeiten (Meter/Jahr) für verschiedene Blockgletscher im Turtmanntal (VS) zwischen 1975-1993 und 1993-2001, geordnet nach der Höhenlage ihrer Front. Ergebnisse basierend auf einer photogrammetrischen Analyse (angepasst nach Roer et al., 2005).
Abb. 3: Entwicklung der horizontalen Blockgletschersgeschwindigkeit
Abb. 3: Entwicklung der horizontalen Blockgletschersgeschwindigkeit des Grosses Gufer (Aletsch, Wallis) von 1950 bis 2020, gemessen mittels Photogrammetrie (OP) und fest installiertem GPS (GNSS), gemittelt über eine Reihe von willkürlich ausgewählten Messpunkten auf dem Blockgletscher (Ref. value oder Referenzwert). Zwischen 1950 und 2000 schwankte die Geschwindigkeit dieses aktiven Blockgletschers zwischen 30 und 50 cm pro Jahr. Zwischen 2007 und 2019 betrug sie im Durchschnitt fast 150 cm pro Jahr, mehr als das Dreifache im Vergleich zu 1950 – 2000 (Quelle: UniFR / PERMOS 2020).
Abb. 4: Relative Änderung der jährlichen horizontalen Oberflächengeschwindigkeit
Abb. 4: Relative Änderung der jährlichen horizontalen Oberflächengeschwindigkeit im Vergleich zur Referenzperiode Oktober 2004 bis Oktober 2006. Die durchschnittliche Kurve für die Schweizer Alpen basiert auf einer Stichprobe von rund 30 Blockgletschern (Quelle: UniFR / PERMOS 2019).
Abb. 5: Verschiedene Arten von saisonalen Geschwindigkeitsschwankungen
Abb. 5: Verschiedene Arten von saisonalen Geschwindigkeitsschwankungen, gemessen auf 4 Blockgletschern in den Walliser Alpen. Die %-Werte entsprechen der Differenz der saisonalen Geschwindigkeit im Vergleich zur durchschnittlichen jährlichen Geschwindigkeit. Mehr oder weniger sinusförmige saisonale Schwankungen wiederholen sich an allen Standorten, mit deutlichen Unterschieden in den Sommermonaten: Am Grabengufer (Mattertal) nehmen die Geschwindigkeiten im Sommer kontinuierlich zu und erreichen im Spätherbst ihr Maximum; die Geschwindigkeit des Blockgletschers von Tsarmine (Val d’Arolla) steigt den ganzen Sommer über an; schliesslich nimmt die Geschwindigkeit des Blockgletschers von Becs-de-Bosson (Vallon de Réchy) während der Sommerperiode ab (Quelle: Delaloye & Staub 2016).
Abb. 6: Der aktive Blockgletscher von Tsavolires (VS)
Abb. 6: Der aktive Blockgletscher von Tsavolires (Vallon de Réchy, Wallis).