Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Zeigt eine druckbare Version dieser Seite an Informationen für Angehörige der TU BAF FAQ - Antworten auf häufig gestellte Fragen Recherchen im Internet Stadtplan von Freiberg mit dem Campus der TU BAF Telefon- und E-Mail-Verzeichnis der TU BAF Alphabetischer Index des WWW-Angebotes der TU BAF Suche im Info-Angebot der TU BAF Eine Seite zurück (Javascript)
Verschiedene Links Homepage TU BAF




Lehrstuhl f. Brennstoffgeologie




Home

USA-Kanada-Exkursion
Home
Geologie
Route
Teilnehmer
Impressionen

Schüler
Geowissenschaften erleben
Berufsaussichten
Info zum Studium
Info für Lehrer
Sommeruniversität
FAQ

Studenten
DPO/STO
Vorlesungsverzeichnis
Tutorenprogramm
Fachschaftsrat
Lehrveranstaltungen
Diplomarbeitsthemen
Auslands-Exkursionen
PhD courses
Online Lernen
scientific diving
Jobs
Sonstiges

News
Aktuelle Termine
Stullenseminare
Geo-Kolloquium

Mitarbeiter
Unser Team
Interne Infos
Webmail

Forschung
Aktuelle Projekte
Allgemeine Geologie
Erdöl/Kohle/Gas
Hydrogeologie
Geomathematik
Geoinformatik
Paläontologie
Tektonophysik
Fernerkundung

Geostandort Freiberg
Fakultät 3
Geocentrum Freiberg
IÖZ
Geoökologie
GUPF

Dienste
Labore
Sammlungen
Downloads

Recherchen
Publikationen
Interne Literatur-DB
Diplomarbeiten
Dissertationen
Uni-Bibliothek
Links

Alumni/Ehemalige
Verzeichnis

Förderverein
Informationen

Suche



 


Athabasca Glacier und seine Wirkung auf den Wasserhaushalt Nordamerikas

von Claudia Henke



Abb.1: Athabasca Glacier und Umgebung
(nach KUCERA 1999)

Der Athabasca-Glacier ist ein abfließender Talgletscher, der eine Eiszunge von 5,5km Länge und 1km Breite formt, die fast bis an die Strasse heranreicht. Der Anfang, die „Wurzel“ des Gletschers  wird von drei aufeinanderfolgenden steilen und zerklüfteten Eisfällen gebildet. Der Beginn des Gletschers, wo er sich vom Eisfeld abtrennt, liegt auf einer Höhe von 2700 m ü.NN. Der Gletscher überwindet von der Wurzel bis zum Terminus (Endpunkt) eine Höhe von 700 m. (Kucera 1999)
Mittlerweile ist die Eisdecke durch die Abgase der Snowcoaches, die Touristen auf dem Eis befördern, grau geworden. Vor gut hundert Jahren reichte der Gletscher noch bis an die Parkstrasse, seither siegt die Sonne im alljährlichen Kampf und hat die Gletscherzunge schon fast zwei Kilometer zurückgetrieben. Am NW–Terminus der Gletscherzunge fließt das Schmelzwasser durch ein Gletschertor ab. Eine Grosse Menge Schmelzwasser fließt in den Sunwapta lake, der nordwestlich des Terminus gelegen ist. Von dort aus fließt es in den Sunwapta river, verbindet sich mit dem Athabasca river, um schließlich in den Athabasca Falls 25 m tief in einen blaudurchschäumten Canyon zu stürzen. Aus dem breiten Trogtal des Bow River sind schmale, klammartige Täler geworden, farblich geprägt von rötlichem Quarzitgestein und dem silttrüben Blau des Athabasca. Dann legt das Wasser eine große Strecke zum Mackenzie river zurück. Dieser mündet letztendlich in den Arktischen Ozean. (Kucera 1999)

Fakten und Fragen zum Athabasca-Glacier

Columbia Icefield

Das Columbia Icefield erstreckt sich mit einer Fläche von 325 km² über das Plateau zwischen dem Mt. Columbia (3747 m) und dem Mt. Athabasca (3491 m). Es hat eine durchschnittliche Höhe von 3000 m und seine größte Mächtigkeit beträgt 365 m. Das Eisfeld gehört zu den größten, nicht-polaren Eisansammlungen in Nordamerika. Es umfasst acht wichtige Gletscher (wie Saskatchewan, Columbia und Dome Glacier) und Eisflüsse, die Felsen in Puder verwandeln und auf ihrem Weg Landschaften verändern können. Das Columbia Eisfeld ist umgeben von 11 der hoechsten Berge der Rocky Mountains, die es auch vor zu schneller Abschmelzung schützen. Günstig dafür ist auch die Höhe, ein kaltes Mikro- Klima, der tiefe Schneefall und die große Ausdehnung des Eises (Kucera 1999). Diese Mutter aller an der kontinentalen Wasserscheide zwischen Alberta und British Columbia entstehenden Flüsse ist das größte zusammenhängende Eisfeld der Rockies und speist die Flusssysteme des North Saskatchewan, Columbia, Athabasca, Mackenzie und Fraser River mit ihrem Schmelzwasser, dass diese Flüsse bis in drei Ozeane tragen. Dem Arktischen Meer im Norden, dem Atlantik im Osten, sowie dem Pazifik im Westen (siehe Abb. 2).

Abb.2 : die beiden kontinentalen Barrieren (gestrichelte Linien) die Nordamerika in das pazifische, arktische, und atlantische Drainagesystem unterteilen treffen sich am Gletscher des Columbia Icefield. Dieser Punkt ist der hydrografische Scheitelpunkt Nordamerikas

(nach C. Yorath und B. Gadd )

Geschichte des Columbia Icefield und des Athabasca Glacier

Kanada hat vier große Eiszeiten hinter sich. Der Athabasca Glacier und das Columbia Icefield bildeten einst einen Teil einer riesigen Eisfläche, die sich über das Land wälzte und es zu einer Landschaft formte, die wir heute im ganzen Gebiet der Rocky Mountains sehen. Einst floss der Athabasca Glacier nördlich in Richtung des heutigen Jasper. Dort verband er sich mit anderen Gletschern und bewegte sich östlich zur Prärie und südlich an Calgary vorbei. Seine Reise von etlichen hundert Kilometern Länge dauerte viele Jahrhunderte. Die jüngste  größere Eiszeit (Wisconsin-Eiszeit) ging erst vor 10.000 Jahren zu Ende. Die Mehrheit der Gletscher Nordamerikas befinden sich noch auf dem Rückzug, da die Eisschmelze im Sommer größer ist als die Eisbildung im Winter.

Abb.3: Columbia Icefield und Gletscher und der Grenze Alberta und British Columbia
(nach KUCERA 1999)

Ein Gletscher auf dem Rückzug

Eine Rückgangskurve von 1922-2000 zeigt verblüffende Aspekte des Rückgangs des Gletschers. Beginnend mit dem Jahr 1922 hatte sich der Gletscher 265m von der geschätzten Endposition 1844 zurückgezogen. Diesen Punkt kann man auch heute noch am Parkplatz des Visitor Centre sehen. Von 1922-1960, also in 38 Jahren zog sich der Gletscher sogar um 1105m (Ø 29m/a) zurück! Zwischen 1960 und 1980 verlangsamte sich der Rückzug des Gletschers merklich um nur noch 120 m. Das macht eine durchschnittliche Rückzugsgeschwindigkeit von 6m/a aus. Von den 80er Jahren bis 1992 reagierte der Gletscher auf eine vermehrte Abschmelzung (Ablation) und zog sich über 111m zurück, bei einer Durchschnittsrate von 9,2m/a. (Kucera 1999)

Abb.4: Abstand Terminus von 1844 bis 2004 - zu sehen vom Visitor Centre

1992-1994 wurden Messungen unternommen, die zeigten, dass sich der Gletscher um alarmierende 24m/a zurückzieht. Kurzzeitmessungen zeigten, dass sich der Gletscher-Terminus in 5 Monaten (1.5.-1.12.) um 29 m zurückgezogen hatte. Man muss beachten, das in den folgenden Wintermonaten die Gletscherzunge um 7 m wieder nach N fortgeschritten ist und nur geringe Ablation stattfand. Es ist aufgefallen, dass die hohe Rückzugsrate ab 1992 vergleichbar mit der von 1922 – 1960 ist, als der Athabasca- Gletscher sich um 1100 m (29m/a) zurückzog. Obwohl der Gletscher- Terminus auf dem Rückzug ist hat man mit Hilfe von Zeitrafferkameras festgestellt das sich das Eis an der Basis zum Muttergesteinskontakt mit einer Geschwindigkeit von 0,15 – 0,25cm/h (die schnellere Rate tritt in den warmen Nachmittags- Stunden auf) ins Tal bewegt. Das beweist das die Festeisgrenze sich zwar zurückbewegt, sich der Gletscher selber aber stetig weiter nach vorn schiebt. Wissenschaftliche Messungen zeigten, dass die Ablationsrate und Schmelze + Evaporation (sog. „downwasting“) der Eisoberfläche, mit Zunahme der Höhe auf dem Gletscher, abnimmt. KITE and REID (1977) berechneten die Volumenveränderungen des Athabasca-Glaciers über die letzten 100 Jahre. Sie fanden heraus, dass der Gletscher in seiner Ablationszone nur noch 2/3 des Volumens von 1870 hat. Unter den heutigen klimatischen Bedingungen ist das eine beunruhigende Situation für den Athabasca-Glacier. (Kucera 1999)

Abb.5: Der Rückzug des Athabasca-Glacier von 1840 – 1992 
(nach KUCERA 1999)

 

Glaziales Schmelzwasser

Schmelzwasserrinnen und Moulins

Kleine Ansammlungen von Wasser und Bächen bilden sich während dem beginnenden Frühjahr auf der Oberfläche des Athabasca-Glaciers. Wenn die Tage länger werden und die Temperaturen steigen, werden die Schmelzwasserrinnen breiter und tiefer und transportieren größere Mengen Schmelzwasser.  Im August haben einige Ströme steile Kanäle mit 1m Breite und größer in die Eisoberfläche geschnitten. Schmelzwasserströme werden durch die Tagestemperatur beeinflusst. Am Morgen ist das Strömungsvolumen kleiner als am Nachmittag. Diese Ströme mäandrieren oft über große Entfernungen in ihren Kanälen über die Eisoberfläche um dann in Öffnungen des Eises zu verschwinden. Diese Öffnungen werden durch die wirbelnde Bewegung des Wassers in tiefe Löcher verwandelt, die man auch als Moulins (Gletschertöpfe) bezeichnet. Diese Gletschertöpfe sind gewöhnlich tiefer und tückischer als Gletscherspalten. Das Wasser fließt turbulent auf Rutschbahnen und erreicht gewöhnlich die Basis der Eismasse, wo es subglaziale Wasserläufe bildet. Unterhalb der Eisoberfläche sammeln Tunnel das Schmelzwasser von innerhalb und unterhalb des Eises und werden auf verschiedenen Ebenen des Gletschers verbunden. Eine Veränderung der Position des subglazialen oder internen Entwässerungssystem des Athabasca-Glacier könnte zu abrupten Änderungen der Lage und des Volumens des Schmelzwassers, dass aus dem Gletscher hervortritt, führen. Schmelzwasser, das vom Nebengletscher an der Ostseite des Gletschers abgeleitet wird, fließt direkt die steilen felsigen Kanten hinunter und gelangt dann in einen großen Gletschertopf an der Ostflanke des Athabasca- Gletschers. Es dringt ca. 30 m tief unter die Erdoberfläche und wird dann zu einem kraftvollen Strom, der an der NE- Seite des Gletscherterminus an einem Tunnel austritt. (Kucera 1999)

Abb.6: Glaziales Schmelzwasser fließt auf dem Athabasca-Glacier in einen sehr großen und tiefen Gletschertopf, und erreicht möglicherweise den Terminus des Gletschers
(nach KUCERA 1999)
 

Sunwapta lake und Deltas

Bis 1930 war der See noch gar nicht vorhanden, das belegen Fotos und Skizzen. Der Athabasca-Glacier hat sich vor ca. 150 Jahren zurückgezogen und 1938 entblößte er die nördliche Kante des Grundgebirges. Der erodierte Schutt, der an der Basis des Gletschers mitgeführt wurde hat diese Einsenkung während der kleinen Eiszeit, als der Gletscher fortgeschritten ist, geschaffen. Der See aus dem der Sunwapta river entspringt wurde über die Jahrzehnte größer und größer bis er 1966 seine maximale Größe erreicht hatte. 1990 war der See 500 m lang und 350 m breit. Die Schmelzwasserströme die vom Gletscher zum See fließen verändern ihre Kanäle immer in den warmen Tagen des Frühjahrs und Sommers und lagern dabei Gesteinsschutt ab. Dadurch hat sich ein großes Delta gebildet, dass seit 1956 wächst und innerhalb der nächsten Jahre von Ufer zu Ufer wuchs. Anhand von Luftbildern von 1965 und 1979 kann man erkennen, dass das Delta 40 m in den See gewandert ist. Das ist eine Rate von 2,8 m/a. Geologische Studien zeigten jetzt, dass sich die Migration des Deltas auf 6,1 m/a beschleunigt hat. Die Wanderung von Sand, Silt und großen Steinen hat ehemalige Inseln im See verschwinden lassen. Die Menge des glazialen Schuttes, der sich in den See bewegt ist immens. MATHEWS (1964) hat für das Jahr 1957 das Sedimentvolumen, dass in den Sunwapta lake transportiert wurde, berechnet. In 24 Stunden wurden 380 t Silt und Ton bzw. 190 t Sand von 2 glazialen Wasserläufen in den Sunwapta lake befördert. Von dieser Menge verlassen nur 4-7 t Silt und Ton pro Jahr den See über den Sunwapta river. GILBERT UND SHAW (1981) schätzen, dass der See 78 % des Sediments „speichert“, das jedes Jahr in ihn transportiert wird. Irgendwann wird der See von seinen Deltas verschlungen werden... Nur eine signifikante Wende im Klima könnte seine Existenz verlängern. (Kucera 1999)

Ausblick in die Zukunft

In den letzten 150 Jahren hat sich der Terminus des Gletschers dramatisch zurückgezogen, obwohl er konstant ins Tal geflossen ist. Während der gleichen Periode hat der Athabasca-Glacier 30 % seines Eisvolumens verloren. Das Maß des glazialen Rückzugs hat sich in den frühen 90er Jahren beschleunigt zu einer Rate, die 4x höher ist als der Rückgang den man in den 60er Jahren beobachtet hatte. Wenn die globale Erwärmung weiter anhält kann man anhand der jüngeren Vergangenheit erkennen, dass die Gletscherfront weiter so schnell zurückweichen wird, obwohl der Hauptkörper des Eises das Tal hinunter wandert, mit Geschwindigkeiten die seit 45 Jahren konstant geblieben sind. Der Gletscher-Terminus könnte über 2,5 km, in schätzungsweise 100 – 150 Jahren, zurückweichen. Der Terminus würde sich dann in der Nähe des untersten (3.) Eisfalls befinden! Wenn das Eis verschwindet, würde langsam ein glazial geschaffener See im Festgesteinsbecken, das ehemals vom Gletscher bedeckt war, entstehen.

Auswirkungen

Das Columbia-Icefield bildet mit seinen Gletschern ein gewaltiges gefrorenes Reservoir, das Hunderttausende von Menschen mit frischem, sauberem Wasser versorgt. Das Eisfeld mäßigt die lokalen Sommertemperaturen und verschärft den Winter, wobei es einen nachhaltigen Einfluss auf die örtliche Tier- und Pflanzenwelt ausübt. Eisfelder liefern den Wissenschaftlern ein in Eis erstarrtes Modell der atmosphärischen und klimatischen Verhältnisse der Vergangenheit. Zugleich vermitteln die Eisfelder uns allen einen Eindruck, wie spektakulär ein Großteil des nord- amerikanischen Kontinents aussah, als sich seine Oberfläche vor über zehntausend Jahren bildete.

Der erhöhte Verbrauch fossiler Brennstoffe, die Zerstörung der Wälder und die industriellen Abgase wie Chlorofluorcarbonate verursachen eine globale Erwärmung, Treibhaus-Effekt genannt. Dieses Phänomen beschleunigt die Geschwindigkeit des Gletscherrückzugs und den Verlust am Volumen des Eisfeldes. Geschmolzenes Eiswasser, das bis vor 150 Jahren als Schnee fiel, ist das reinste uns bekannte Wasser. Neuere Schneeablagerungen enthalten zunehmende Luftverschmutzende Elemente. Millionen und aber Millionen Tonnen von Wasser sind hiergebunden und werden verteilt übers Jahr wieder abgegeben, einewohldosierte Klimaanlage. Wenn die fehlt würde sich das Klima drastisch verändern ... Nach  Heim (1916) sind Gletscher ein gewaltiges Klimatoskop, das die Summenwirkung vieler Faktoren im Verlaufe von Jahrzehnten aufzeigt und das zugleich in seinem Haushalt von Ernährung und Abschmelzung Jahre und Jahrzehnte ausgleicht. In nasskalten Jahren speichert der Gletscher Hunderte von Millionen Kubikmeter Wasser als Eis auf und erhält und speist damit in warmen trockenen Perioden unsere Flüsse. Während ein künstlich gestauter See für ein Wasserwerk imstande ist, die Ertragsdifferenzen der Monate auszugleichen, so ist der Gletscher ein natürlicher Ausgleich für die im Witterungscharakter wechselnden Jahre und Jahrzehnte.

Fakten und Fragen zum Athabasca-Glacier

Quellen:

  • Baranowski, S., Henoch, W.E.S., Kucera, R.E.: Glacier and Landform Features in the Columbia Icefield Area, Banff and Jasper National Parks, Alberta, Canada; Glaciology Div., Inland Waters Directirate, Environment Canada, 158 p. (1978)

  • Gilbert, R.W., Shaw, K.: Sedimentation in Proglacial Sunwapta Lake, Alberta, Canadian Journal of Earth Sciences 18, p. 81-93 (1981)

  • Gow, A.J.: U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory

  • Kanasewich, E.R.: Gravity Measurements on the Athabasca Glacier, Alberta, Canada, Jour. of Glaciol. V.4, p. 617-631 (1963)

  • Kite, G.W., Reid, I.A.: Volumetric Change of the Athabasca Glacier over the last 100 years, Journal of Hydrology v. 32, p. 279-294 (1977)

  • Kucera, Richard E.: Exploring the Columbia Icefield, High Country Colour (1999)

  • Mathews, W.H.: Sediment Transport from Athabasca Glacier, Alberta; Publ. No.65 of the I.A.S.H.; General Assembly of Berkeley, Land Erosion, Precipitation, Hydrometry, Soil Moisture p. 155-165 (1964)

  • Murawski, H., Meyer, W.: Geologisches Wörterbuch, Ferdinand Enke Verlag, 10. Auflage (1998)

  • Paterson, W.S.B.,Savage, J.C.: Geometry and Movement of the Athabasca Glacier; Journal of Geophysical Research, v.68, p.4513-4520 (1963)

  • Savage, J.C, and Paterson, W.S.B.: Borehole Measurements in the Athabasca Glacier; Journal of Geophysical Research, v.68, p. 4521- 4536

  • Yorath, C. and Gadd, B.:"Of Rocks, Mountains and Jasper"




© N. Volkmann, 28.08.2009 http://www.geo.tu-freiberg.de/brennstoff/exkursionen/USA

 
Weitere Links
Veranstaltungen an der TU BAF: Übersicht Stellenausschreibungen und Stipendien an der TU BAF Universitätsrechenzentrum Alles über die Universitätsbibliothek Informationen zur Region Freiberg Speiseplan der Mensa Rundum-Betreuung für Studenten: das Studentenwerk Informationen über das einzige Lehrbergwerk Deutschlands Übersicht über die Sammlungen an der TU BAF