Untersuchungen legen nahe, dass die europäischen Alpen langsamer erodieren als vor mehr als 10.000 Jahren

Die Enteisung während des Holozäns (letzte ca. 17.000 Jahre) hatte erhebliche Auswirkungen auf die umliegende Bergwelt, da sich die Gletscher zurückzogen und deutliche Landformen hinterließen, wie zum Beispiel Schuttkämme (Moränen), die sich während des Rückzugs an der Gletscherzunge ablagerten.

Hinzu kommt die Erosionsrate der „neu“ freigelegten Berghänge, die Steinschlagereignisse verursacht und im Mittelpunkt neuer Forschung steht veröffentlicht In Briefe zur Erd- und Planetenwissenschaft Dies deutet darauf hin, dass die Erosionsraten in den letzten Jahrzehnten/Jahrhunderten im Vergleich zu früher im Holozän zurückgehen könnten.

Dr. Daniel Draebing von der Universität Utrecht, Niederlande, und Kollegen haben die Hänge des Gebirgsgrundgesteins (sogenannte Felswände) der europäischen Alpen untersucht, um die Rolle der Klimaerwärmung bei dieser Änderung der Erosionsraten zu testen. Die Theorie bezieht sich auf eine verringerte Gletscherlast seit der letzten Hocheiszeit der Jüngeren Dryas (vor etwa 12.900–11.700 Jahren), was zu einer Verringerung der Gletscherdebütierung und damit zu einer geringeren Gefährdung steiler Talseiten durch Erosion führt.

Das Forschungsteam kombinierte reale Felddaten mit Modellierungen und berechnete vor ca. 9.000–10.000 Jahren Erosionsraten von 1,2–1,4 mm/Jahr für ein periglaziales Alpental in der Südschweiz, basierend auf Schutt am Fuß der Felswand (Schutthänge). , und verglich sie mit modernen Messungen von 0,02–0,08 mm/Jahr Erosionsraten zwischen 2016 und 2019.

Konkret rekonstruierten die Wissenschaftler die Geschichte des Gletscherrückgangs im Hungerli-Tal und konzentrierten sich dabei auf die Temperatur der Felswände und darauf, wie sich diese auf das Auftreten von Permafrost (Gesteins-/Bodenmaterial, das das ganze Jahr über unter 0 °C bleibt) und Frostrisse ausgewirkt haben könnte ( Spaltung des Grundgesteins durch gefrierendes Wasser).

Letzteres entsteht aufgrund eines Prozesses, der als Eissegregation bekannt ist, erklärt Dr. Draebing und fügt hinzu: „Wasser gefriert zu Eis und das Eis zieht zusätzliches Wasser in den Eiskörper, wodurch dieser an Größe zunimmt und Spannungen erzeugt, die das Gestein zersetzen.“ „

Die Modellierung der Frostrisse im Laufe der Zeit basiert auf der prozentualen Änderung der Porosität des metamorphisierten Paragneis- und Schiefer-Grundgesteins durch Brüche, gestützt auf Labordaten zur Prüfung der Festigkeit von Proben, die am Untersuchungsstandort entnommen wurden.

Sowohl Permafrost als auch Frostrisse schwächen die Felswände, was zu Steinschlägen führt, die durch seismische Aktivität aufgrund von Änderungen der Landspannungen, bei denen das „Gewicht“ eines Gletschers (Gletscherlast) während des Abschmelzens entfernt wird, noch verstärkt werden können.

Laserscanning-Untersuchungen halfen dem Forschungsteam, Veränderungen in der Steinschlagaktivität im Hungerli-Tal während des modernen Untersuchungszeitraums aufzuzeichnen und 263 Ereignisse mit einem maximalen Volumen von 159,4 m3 für ein einzelnes Ereignis zu identifizieren. Solche Ereignisse stellten für die Wissenschaftler während ihrer Feldforschung eine Gefahr dar. Dr. Draebing sagte: „Die Arbeit in hochalpinen Umgebungen stellt für ein Team physische und psychische Anforderungen und aktiver Steinschlag ist gefährlich, daher mussten diese Gefahren jeden Tag bewertet werden.“ .“

Draebing und Kollegen fanden heraus, dass im gesamten mittleren bis späten Holozän an Hängen, die seit etwa 10.000 Jahren frei von Gletschereis waren, höhere durchschnittliche Erosionsraten auftraten als heute, und führen dies auf eine erhöhte Intensität von Permafrost und Frost zurück knacken.

Dieser Effekt wurde mit zunehmender Höhe noch verstärkt, da Gebirgsfelswände über 2700 m während der jüngeren Dryaszeit einer stärkeren Erosion ausgesetzt waren als Standorte in niedrigerer Höhe, wobei in den Modellen ein Höhepunkt der Frostrisse zu verzeichnen war. Es wurde jedoch festgestellt, dass dieses Muster mit der Zeit zusammenbricht und die Erosionsrate rasch abnimmt. Beispielsweise war in den letzten fünf Jahrzehnten die höchste aufgezeichnete Erosionsrate an diesem Standort mit 50,7 mm/Jahr zwei Größenordnungen höher als früher im Holozän, sank jedoch bis 2019 auf nur noch 0,58 mm/Jahr.

Es wird angenommen, dass ein anfänglich hoher, aber anschließender rascher Rückgang der Erosionsrate durch eine Kombination aus zunehmender Frostrissbildung, Auftauen des Permafrosts und der Anpassung der Landschaft an die Entladung von Gletschereis verursacht wird.

Dr. Draebing weist darauf hin, dass es nicht möglich ist, zu erkennen, welcher dieser drei Faktoren bei der Erosion am dominierendsten ist. „Alle diese Prozesse werden durch niedrige Temperaturen und Niederschläge (insbesondere Gletscher) beeinflusst, daher ist es nicht verwunderlich, dass sie im gleichen Höhenbereich ablaufen, da die Gebirgstemperatur eine Funktion der Höhe ist.“

„Wir sind in die Tiefe gegangen und haben eine vergleichbare Studie an Felswandgebieten durchgeführt, die permafrostfrei und nicht von der jüngsten Vereisung betroffen sind, um die Rolle von Frostrissen bei der Erosion zu ermitteln und an einem System zu arbeiten, bei dem wir sowohl Permafrost als auch Gletscherrückgang ausschließen können.“ was die Analyse schwieriger machte.“

Auch die saisonale Schneedecke spielt eine Rolle, da dickere Schneeschichten die Felswand isolieren und Frost-Tau-Prozesse verzögern. Insgesamt kommt das Forscherteam zu dem Schluss, dass es infolge des Gletscherrückgangs häufiger zu kleinen Steinschlägen kommt als zu größeren verheerenden Einzelereignissen.

Zu der Frage, ob die Erosionsraten bis zu einer zukünftigen Vereisung weiter sinken werden, sagt Dr. Draebing: „Die Erosion hängt von topografischen Belastungen (z. B. Hangsteilheit) und klimabedingten Belastungen (z. B. Frostrissen, Auftauen des Permafrosts und Gletscherrückgang) ab. Klimabedingte Belastungen.“ wird aufgrund der Klimaerwärmung abnehmen, die topografischen Belastungen werden jedoch bestehen bleiben. Die Erosionsrate wird ein Gleichgewicht erreichen, das wahrscheinlich den aktuellen Erosionsraten von 0,02 und 0,08 mm/Jahr ähnelt.“

Diese Forschung ist wichtig, um zu verstehen, welche Rolle die Gletscherschmelze in einer wärmeren Welt auf Prozesse hat, die sich auf Gesteinserosion und damit auf Steinschlagereignisse auswirken, während der Klimawandel anhält. Neben Permafrost und Frostrissen können auch extreme Wetterereignisse die Erosion verstärken und zu Erdbeben großer Stärke führen.

Die Auswirkungen, die solche Situationen auf die lokale Landschaft und ihre Bewohner haben können, sind von entscheidender Bedeutung für die Unterstützung der Infrastruktur, auf die Berggemeinden und alpine Tourismusresorts angewiesen sind, sowie für die Tierwelt, die Schwierigkeiten hat, sich an die sich verändernde Umwelt anzupassen.

Draebing kommt zu dem Schluss: „Aufgrund des Klimawandels werden Gletscher und Permafrost verschwinden und die Frostrisse werden abnehmen, was langfristig zu sinkenden Erosionsraten führen wird. Kurzfristig werden jedoch Gletscherrückgang und das Auftauen des Permafrosts die Erosionsraten erhöhen.“ und Steinschlaggefahr, etwas, worauf sich die Berggemeinden in naher Zukunft einstellen müssen.“

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