Die Entwicklung der Gletscher im Zemmgrund, Zillertaler Alpen (Österreich), seit dem Hochstand in der Mitte des 19. Jahrhunderts. Längenänderung, Flächen- und Volumenverlust, Schneegrenzanstieg

Die Entwicklung der Gletscher im Zemmgrund, Zillertaler Alpen (Österreich), seit dem Hochstand

in der Mitte des 19. Jahrhunderts

Längenänderung, Flächen- und Volumenverlust, Schneegrenzanstieg

GERNOT SCHWENDINGER, Innsbruck, und PETER PINDUR, Münster

Mit 13 Abbildungen und 5 Tabellen

Zusammenfassung

Der Gletscherhochstand von 1850 wurde rekonstruiert, die Analyse der Flächen-änderungen für den gesamten Zemmgrund (11°50’ E, 47°00’ N) und die Berechnung der Volumenänderungen sowie des Schneegrenzanstiegs für die drei großen Zemm-grundgletscher – Waxeggkees, Hornkees und Schwarzensteinkees – GIS-gestützt auf Basis der AV-Karte „Zillertaler Alpen“ (1:25.000) für den Zeitraum 1850 bis 1997 durch geführt. Zusätzlich wurden noch die Ergebnisse der Zungenlängenmessungen durch den Alpenvereins-Gletschermessdienst für den Zeitraum 1891 bis 2013 aus-gewertet und in diesen Beitrag aufgenommen.

Seit dem Ende der neuzeitlichen Klimadepression um 1850 sind die Gletscher im Zemmgrund kräftig zurückgeschmolzen. Der Abschmelzvorgang erfolgte nicht kontinuierlich, sondern war durch zwei ausgeprägte Vorstoßperioden zwischen 1890 und 1925 und zwischen 1965 und 1990 unterbrochen. Die drei großen Zemmgrund-gletscher, an denen regelmäßig die Längenänderungen gemessen werden, folgen dem allgemeinen Trend der Ostalpengletscher und stellen sensitive Klimazeiger dar. Die �� dass zwischen 1850 und 1997 alle Gletscher im Zemmgrund einen Flächenverlust von 43 % und die drei großen Zemmgrundgletscher einen Volumenverlust von rund 45 % zu verzeichnen hatten. Weiters konnte für den Zeitraum von 1850 bis 1997 ein Schneegrenzanstieg von 140 m ermittelt werden, aus dem sich für diesen Beobach-tungszeitraum ein Anstieg der Sommertemperatur von einem Grad ableiten lässt.

Band 47/48 (2013/14), S. 63–90 Z E I T S C H R I F T F Ü R

GLETSCHERKUNDEU N D G L A Z I A L G E O L O G I E© 2015 by Universitätsverlag Wagner, Innsbruck

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Development of the ‘Zemmgrund’ glaciers in the Zillertaler Alps since the Little Ice Age maximum

Abstract

Since the last Little Ice Age maximum in 1850 the glaciers in the Zemmgrund (11°50’ E, 47°00’ N) have strongly retreated. This retreat didn’t take place con - tinuously and was interrupted by two periods of growth between 1890 and 1925 and between 1965 and 1990. The length variations of the three large glaciers, Waxegg-kees, Hornkees and Schwarzensteinkees, are measured annually and follow the gene-ral trend of changes of the glaciers in the Eastern Alps. Therefore these glaciers are sensitive climatic indicators.

The analysis of the development of the glaciers’ areas and volumes yielded the following results: between 1850 and 1997 all glaciers in the Zemmgrund together lost 43 % of their area and the three large glaciers together lost approximately 45 % of their volume. Furthermore, for the period between 1850 and 1997, an equilibrium line increase of 140 m has been ascertained, from which a summer-temperature increase of one degree can be derived.

1. Einleitung

Im Zuge des interdisziplinären Forschungsprojekts „HOLA – Nachweis und Analyse von holozänen Lawinenereignissen“ des Bundesforschungs- und Ausbildungs zentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW) wurden für das Untersuchungsgebiet „Oberer Zemmgrund“ (11°50’ E, 47°00’ N) in den Zillertaler Alpen (Abb. 1) u. a. die Fragen (i) nach der Ausdehnung der Gletscher während der Klimadepressionen im Holozän und deren rezenten Veränderung sowie (ii) nach dem klimatisch gesteuerten Waldgrenzschwankungsbereich während der Nacheiszeit gestellt.

ad (i): Im Holozän erreichten die Alpengletscher im Zuge von Hochstandsphasen mehrfach die gleiche Ausdehnung wie während der neuzeitlichen Klimadepression, gleichzeitig überschritten sie diese aber nie wesentlich (z. B. Veit 2002). Der Glet-scherhochstand von 1850, der sich heute noch deutlich durch die formfrischen Morä-nen im Zemmgrund abzeichnet, ist daher ein guter Maßstab für Klimaungunstphasen der Nacheiszeit.

ad (ii): Im Alpenraum wird sowohl die Höhenlage der Waldgrenze (z. B. Tranquil-lini 1979) als auch die Höhenlage der Schneegrenze (z. B. Kuhn 1980, Patzelt 1999) im Wesentlichen von der Sommertemperatur bestimmt. Auf Grund dieses Zusam-menhangs kann mit der Rekonstruktion der Veränderung der Höhenlage der Schnee-grenze direkt auf den Schwankungsbereich der Waldgrenze geschlossen werden bzw. lässt sich damit die Änderung des Sommertemperaturniveaus quantitativ abschätzen (Abb. 2).

GERNOT SCHWENDINGER, PETER PINDUR

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Die Beantwortung obiger Fragen bot die Gelegenheit die Veränderungen der Glet-scher im Zemmgrund seit dem Hochstand in der Mitte des 19. Jahrhunderts zu unter-suchen und erstmals zusammenfassend darzustellen. In dieser Untersuchung wurden die Analyse der Flächenänderungen für das gesamte Untersuchungsgebiet sowie die Berechnung der Volumenänderungen und des Schneegrenzanstiegs für die drei gro-ßen Gletscher Waxeggkees, Hornkees und Schwarzensteinkees durchgeführt. Um das Bild zu komplettieren wurden die Ergebnisse der Zungenlängenänderungsmessungen durch den Gletschermessdienst des Alpenvereins ausgewertet und in diesen Beitrag aufgenommen.

Die Entwicklung der Gletscher im Zemmgrund, Zillertaler Alpen (Österreich)

Abb. 1: Lage des Untersuchungsgebiets; zum Oberen Zemmgrund vgl. auch Pindur & Luzian (2007).

Abb. 2: Klimarekonstruktion mittels indirektem Klimazeiger „Gletscher“ (Patzelt 1999).

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2. Forschungsstand und Quellenlage

Der Hochstand von 1850, zugleich der letzte Gletscherhochstand der neuzeitlichen Vorstoßperiode mit nacheiszeitlicher Maximalausdehnung, wurde im Zemmgrund nicht dokumentiert. Historisches Karten- und Bildmaterial bzw. schriftliche Auf-zeichnungen aus dem 19. Jahrhundert sind bei Pindur & Heuberger (2010) zusam-menfassend dargestellt.

Im Jahr 1881 wurden erstmals Messmarken an den drei großen Zemmgrundglet-schern gesetzt (Diener 1885). Seit 1891 werden die Längenänderungen der Gletscher-zungen an diesen Gletschern jährlich vom Alpenverein gemessen (z. B. Patzelt 1970 und 1998, Fischer 2014). Daher wurden die Hochstände um 1900, 1920 und 1990 unmittelbar beobachtet und die Entstehung der entsprechenden Moränenwälle jahr-genau erfasst.

Im Zusammenhang mit den ersten Gletscherkursen des Deutschen und Öster-reichischen Alpenvereins 1913 und 1925 nahmen Sebastian, Ulrich und Richard Finster walder im Jahr 1921 die drei großen Zemmgrundgletscher erstmals vollständig stereophotogrammetrisch im Maßstab 1:10.000 auf. Eine neuerliche Aufnahme, dies-mal für den gesamten Zemmgrund, erfolgte im Jahr 1925 im Zuge der Erstellung der Alpenvereinskarte (AV-Karte) im Maßstab 1:25.000 (DuÖAV 1930/1932, vgl. Bier-sack 1934). Beide Aufnahmen dokumentieren eindrucksvoll den Gletscherstand der 1920er-Vorstoßperiode. Morawetz (1941) planimetrierte auf Basis der AV-Karte den Gletscherstand von 1925.

1951 fand ein weiterer Gletscherkurs auf der Berliner Hütte statt. Dabei wurden die drei großen Gletscher neuerlich aufgenommen und von Richard Finsterwalder großmaßstäbige Karten der Gletschervorfelder angefertigt.1 Dieser Gletscherkurs unter der Leitung von Richard Finsterwalder, Hans Kinzl und Carl Troll löste um- fangreiche, interdisziplinär durchgeführte Untersuchungen im Zemmgrund aus (vgl. Finster walder 1964). 1953 publizierte Hoinkes seine Untersuchungen über Wärme-umsatz und Ablation auf dem Hornkees.

In den 1970er-Jahren veröffentlichten Hoinkes, Lässer & Patzelt (1975) in einer ausführlichen Zusammenstellung erste Auswertungen aus dem „Österreichischen Gletscherkataster von 1969“ (vgl. Patzelt 1980, Groß 1987) zur Vergletscherung der Zillertaler Alpen. Vom Deutschen Alpenverein (1975/1977, vgl. Finsterwalder 1975) wurde eine neue Ausgabe der AV-Karte mit dem Gletscherstand von 1969 heraus-gegeben. Brückl & Aric (1981) berichten über die Ergebnisse der seismischen Eis-dickenmessungen am Hornkees aus dem Jahr 1975. 1985 veröffentlicht Wintges die Ergebnisse seiner Erosions-Untersuchungen im Bereich des Hornkeesvorfelds.

1 Die terrestrisch-photogrammetrischen Aufnahmen der drei großen Zemmgrundgletscher wer-den bis heute in regelmäßigem Abstand von der Kommission für Glaziologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften wiederholt (vgl. Rentsch, Eder & Geiss 2006).


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In den späten 1990er-Jahren gab der Deutsche Alpenverein (1999/2000) die 6. Ausgabe der AV-Karte mit dem Gletscherstand von 1997 heraus. Am Beginn des 3. Jahrtausends kam abermals Bewegung in die Gletscherforschung. Böttner (2003) visualisierte die Entwicklung des Hornkees für den Zeitraum von 1921 bis 1999 im Rahmen ihrer Diplomarbeit und Brunner & Rentsch (2003) veröffentlichten die Massen bilanzveränderungen des Waxeggkees in Zehnjahresschritten von 1950 bis 2000 mit fünf Karten im Maßstab 1:5.000. 2006 veröffentlichen Rentsch, Eder & ��!��"��#$��'�-den sich die Auswertungen der zwischen 1920 und 2000 erfolgten Gletscheraufnah-men der drei großen Zemmgrundgletscher. 2010 erscheint von Pindur & Heuberger eine Zusammenstellung über die umfangreichen Untersuchungen von H. Heuberger zur holozänen Gletschergeschichte im Zemmgrund. Mahaney, Hancock & Melville (2011) veröffentlichen ihre Ergebnisse zur Entwicklung der drei großen Zemmgrund-gletscher während des Postglazials. 2013 publiziert Mitter seine Ergebnisse der in- direkten Ablationsmessung mittels digitaler Photogrammetrie am Hornkees.

3. Material und Methoden

Längenänderung

Die Daten zur Längenänderungen von den drei großen Zemmgrundgletschern Wax- egg-, Horn- und Schwarzensteinkees stammen für den Zeitraum von 1970 bis 2013 aus den in der Zeitschrift für Gletscherkunde und Glazialgeologie bzw. im Mitglieder - magazin „Bergauf“ des Österreichischen Alpenvereins veröffentlichten Mess ergebnissen (vgl. Fischer 2014); für den Zeitraum vor 1970 standen die Aufzeichnungen aus dem Archiv von G. Patzelt zur Verfügung (vgl. Tab. 5 im Anhang). Die weiteren Untersuchungen erfolgten computergestützt auf Basis der Alpen vereinskarte – Ziller-taler Alpen 1:25.000 (DuÖAV 1930/1932, DAV 1975/1977, DAV 1999/2000).

Kartenerstellung und Flächenberechnungen

Zur Erfassung der Gletscherstände von 1925, 1969 und 1997 wurden die Blätter „West“ und „Mitte“ der AV-Karte Zillertaler Alpen aus den 1930er-, 1970er- und 1990er-Jahren gescannt und dann in einem Geographischen Informationssystem (GIS) in das Bundesmeldenetz – BMN-M28 – projiziert. Für die Rekonstruktion der Glet-scherausdehnung um 1850 konnte neben der Luftbildauswertung und einer Gelände-begehung im Sommer 2004 sowohl auf die Moränenkartierungen und -datierungen von Heuberger (vgl. Pindur & Heuberger 2010) als auch auf die originalen Unter-lagen des Projekts „Österreichischer Gletscherkataster von 1969“ aus dem Archiv von G. Patzelt zurückgegriffen werden. Diese Datengrundlagen wurden ebenfalls in das GIS integriert. Anschließend wurden die vier Gletscherstände auf dem Bildschirm


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digitalisiert. Bei Unklarheiten waren sechs SW-Orthofotos des BEV (1999) als wei-��*��+��#<��<=��>�� -matisch ermittelt und damit die Flächenänderungen berechnet werden.

Volumenberechnungen

Die Berechnung der Volumenänderungen der drei großen Gletscher zwischen 1850 und 1997 erfolgte GIS-gestützt mit Hilfe von digitalen Höhenmodellen in Anlehnung an Schwendinger (2001).2 Ähnlich wie bei der Geodätischen Methode (z. B. Hoinkes 1970) werden hier zwei topographische Karten verglichen, der Volumenverlust wird aber durch die Differenz der zwei aus den Höhenschichtlinien der Karten abgelei-teten digitalen Höhenmodelle berechnet. Für den Gletscherstand von 1997 konnten die Höhenschichtlinien aus der AV-Karte digitalisiert werden. Für den Gletscherhoch-��?@QX�� werden. Diese händische Modellierung wurde mit einer Äquidistanz von 50 m auf Basis der rekonstruierten Flächenausdehnung und mit Hilfe von jeweils zwei bzw. ��Y ��"��'��[��#��#\]��+��#$��^_��`��<=��>�� ?@QX{�� -derten Gelände – durch die Höhenlinien aus der AV-Karte ergänzt.

Aus den nun vorhandenen Höhenschichtlinienplänen für 1850 und 1997 wurden zwei digitale Höhenmodelle mit einer Maschenweite von 10 m erstellt und der abso-lute Volumenverlust als Differenz der beiden Modelle berechnet. Um den relativen Volumenverlust zwischen 1850 und 1997 ermitteln zu können, mussten die verblie-benen Gletschervolumina V [km³] für den Stand von 1997 abgeschätzt werden. Dies erfolgte mit Hilfe der von Lentner (1999) empirisch an Ostalpengletschern ermittelten *��+~��

V = (–0,00505) + 0,04155* A.

Schneegrenzberechnung

Die Schneegrenzhöhen (Höhen der Gleichgewichtslinien) der drei großen Gletscher wurden für die Gletscherstände von 1850 und 1997 mit Hilfe der Flächenteilungs-methode (z. B. Kerschner 1990) ermittelt. Dazu wurden im GIS die Flächen der 50-m- (für 1850) bzw. 20-m-Gletscherhöhenstufen (für 1997) berechnet, von unten nach oben aufsummiert und die Schneegrenzhöhe aus dieser Summenfolge nach dem

2 Schwendinger diskutiert in seiner Arbeit die Vorgangsweise bei der Rekonstruktion ehemaliger �� "�� ~�� ^��+�von digitalen Höhenmodellen, die Schwierigkeiten bei der Abschätzung aktueller Eisvolumina und die Schwachpunkte bei der Schneegrenzbestimmung mit Hilfe der Flächenteilungsmethode.


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von Groß, Kerschner & Patzelt (1977) für den Ostalpenraum empirisch ermittelten Flächenteilungsverhältnis von

für jeden Gletscher und Gletscherstand abgeleitet.

4. Ergebnisse und Diskussion

4.1 Längenänderung zwischen 1850 und 2011

Seit dem Hochstand von 1850 sind alle drei beobachteten Gletscher stark zurück-geschmolzen und hatten in den ersten 40 Jahren bereits über 500 m Zungenlänge verloren (Abb. 3). Mit Beginn der Alpenvereins-Messung im Jahr 1891 setzte eine Trendwende ein. Horn- und Waxeggkees reagierten mit einem Vorstoß, der 1901 bzw. 1902 ein erstes Ende fand. Nach einer etwa 15 Jahre dauernden Periode des Rück- zugs reagierten diese zwei Gletscher mit einem neuerlichen Vorstoß bis 1923. Das Hornkees rückte ca. 30 m talwärts und blieb etwa 50 m hinter der Moräne von 1901 liegen. Das Waxeggkees rückte über 120 m vor und überfuhr dabei den Moränen-wall von 1902. Das Schwarzensteinkees hingegen reagierte auf die Vorstoßperiode zwischen 1890 und 1925 lediglich mit einem verzögerten Eisrückgang, der zwischen 1913 und 1926 stagnierte. Im Vorfeld wurden dabei etliche fragmentierte (Winter-) Moränenwälle abgelagert. In den Jahren 1914 und 1926 konnten zwei kleine Vorstöße dokumentiert werden, die größere zusammenhängende Moränenwälle hinterlassen haben.

In der Mitte der 1920er-Jahre begann dann wiederum eine rund 40-jährige Rück-schmelzphase, die beim Waxeggkees im Jahr 1960 mit einem Zungenlängenverlust von über 670 m endete. Das Hornkees mit rund 1000 m und das Schwarzensteinkees mit über 1400 m Zungenlängenverlust beendeten ihren Rückgang um 1970, also etwa 10 Jahre später. Der markante Rückgang des Schwarzensteinkees im Sommer 1966 um 436 m liegt in einem Einbrechen der Gletscherzunge begründet (Hoinkes, Lässer & Patzelt 1975). Die Vorstoßperiode in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts endet im Zemmgrund um 1990 (vgl. Patzelt 1985). Dabei reagierte das Hornkees mit ca. 170 m, das Waxeggkees mit etwa 280 m und das Schwarzensteinkees mit über 330 m Längenzuwachs.

Seit 1990 sind die Gletscher wiederum deutlich zurückgeschmolzen. Horn- und Waxeggkees haben den Längengewinn der Vorstoßperiode von 1965 bis 1990 bereits verbraucht. Das Schwarzensteinkees hat hingegen bis 2007, dem Ende der Längen-messung an diesem Gletscher, seinen Minimalstand im 20. Jahrhundert noch nicht erreicht, das Zungenende liegt noch knapp vor dem Trendumkehrpunkt von 1971.

Akkumulationsgebiet (Sc)

Ablationsgebiet (Sa)

2

1=


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In Abbildung 4 sind die aus den gesammelten Ergebnissen des Alpenvereins-Glet-schermessdienstes abgeleiteten Bewegungstrends (Vorstoß, stationäres Verhalten, Rückgang) der Zungenenden der Ostalpengletscher im Zeitraum von 1890 bis 2002 dargestellt. Ein Vergleich mit der Abbildung 3 macht deutlich, dass die drei großen Zemmgrundgletscher dem allgemeinen Trend der Ostalpengletscher gefolgt sind und die zwei Vorstoßperioden besonders ausgeprägt zum Vorschein kommen. Die Zemm-grundgletscher stellen sensitive Klimazeiger dar; nach Patzelt (1999) sind im Ost-alpenraum bis zu 75 % der rund 100 beobachteten Gletscher während der beiden Vorstoßperioden vorgestoßen.

��`��"'��#Da die drei beobachteten Gletscher in derselben Größenordnung liegen (s. u.) sind die unterschiedlichen Reaktionszeiten auf die Klimaänderungen durch die verschie-denen topographischen Verhältnisse der drei Gletscher verursacht (z. B. Kuhn 2005).

Abb. 3: Veränderungen der Zungenlängen der drei großen Zemmgrundgletscher seit dem Hoch-��?@QX[^��Y ��?\�Q��'�� #Q]#


71

Das Waxeggkees ist zum einen in seiner gesamten Erstreckung steiler als die beiden anderen Gletscher, wodurch bereits eine geringe Zunahme an Eismächtigkeit einen beschleunigten Massentransport vom Akkumulations- zum Ablationsgebiet zur Folge hat. Zum anderen besitzen das Horn- und besonders das Schwarzensteinkees ein brei-tes Nährgebiet, sodass bei diesen die Beschleunigung der seitlichen Gletscherbereiche erst verzögert auf die zentral gelegenen Zungen wirkt.

4.2 Flächenänderung zwischen 1850, 1925, 1969 und 1997

Abbildung 5 zeigt den rekonstruierten Gletscherhochstand von 1850 und die kartogra-phisch erfassten Gletscherstände von 1925, 1969 und 1997 im Zemmgrund.

Der rekonstruierte Eisrand von 1850 markiert den letzten Hochstand der neuzeit-lichen Vorstoßperiode („Little Ice Age“) und spiegelt annähernd die maximale Eisaus-dehnung während der Klimaungunstphasen im Holozän wider.3 Die Karte zeigt, dass

Abb. 4: Bewegungstrends der Zungenenden der Ostalpengletscher zwischen 1890 und 2002 (Pat-zelt, zit. in Heuberger & Türk 2004).

3 Nach Pindur & Heuberger (2010) wurden fast alle Moränenwälle der drei großen Zemmgrund-gletscher während der Neuzeit letztgültig geformt. Nur an wenigen Stellen reichten ältere Glet-scherstände wenige Meter darüber hinaus. Hinter diesen Maximalmoränen bilden gestaffelte Endmoränensysteme einen schmalen Gürtel als modellhafte Zeugen der neuzeitlichen Hoch-stände. Die Gletschervorfelder werden seitlich durch zum Teil sehr hohe Ufermoränenwälle begrenzt, die besonders am Waxeggkees idealtypisch ausgebildet sind. Diese mächtigen Ufer-wälle entstanden aber nicht erst durch den Hochstand von 1850, sondern wurden im Laufe al-ler postglazialen Hochstände aufeinander geschüttet und 1850 nur ein letztes Mal überschüttet (z. B. Humlum 1978). Der Hochstand von 1850 konnte für das Waxeggkees durch eine dendro-chronologische Untersuchung zeitlich annähernd bestimmt werden. Aus der von Kurt Nicolussi erstellten Jahrringkurve schloss Patzelt (1995) „für das Waxeggkees auf einen Hochstand um 1855 und auf ein daran unmittelbar anschließendes deutliches Rückschmelzen“.


72

Abb. 5: Rekonstruierte Eisausdehnung des Gletscherhochstands von 1850 und kartographisch er-fasste Gletscherstände von 1925, 1969 und 1997.


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der Bereich der Nordabdachung des Alpenhauptkamms, der die drei großen Zemm-grundgletscher inklusive des Mörchnerkees trägt, in der Mitte des 19. Jahrhunderts fast vollständig mit Eis bedeckt war. Die drei großen Gletscher hatten beachtliche Zungen: Das Schwarzensteinkees bedeckte den gesamten Talgrund bis zur Schwarzensteinalm und endete auf ca. 2110 m. Die Gletscherzungen von Horn- und Waxeggkees, die sich an ihrer Spitze vereinigten, reichten tief in die subalpine Waldstufe hinein. Das Horn-kees endete auf etwa 1920 m, Waxeggkees auf ca. 1880 m rund 100 m vor den alten Stallgebäuden der Waxeggalm (vgl. Nicolussi, Kaufmann & Pindur 2007). Weitere ��_>�� {��=��_��{+��sich in den nordostexponierten Lagen des Kamms, der den Zemmgrund vom westlich gelegenen Schlegeisgrund trennt. Der heute praktisch eisfreie südexponierte Bereich oberhalb der Schwarzensteinalm wies auch während Klimaungunstzeiten keine grö->�� +#

Die um 1925 noch deutlich ausgebildeten Zungen der drei großen Gletscher sind bis 1969 stark zurückgeschmolzen, jene vom Waxeggkees sogar völlig verschwun-den. Beim Hornkees ist die Zunge 1997 noch am besten ausgeprägt, dafür hat sich ��~��_�� ^��"�-gletscher gelöst.

Tab. 1: Eisbedeckung und Flächenänderungen der Gletscher im Zemmgrund zwischen 1850 und ?\\�[�� ?@QX]

GletscherFläche [km2]

1850 1925 1969 1997

Schwarzensteinkees 7,20 6,14 4,61 4,26

Hornkees 5,69 5,09 3,97 3,64

Waxeggkees 5,36 4,71 3,96 3,58

Schönbichlerkees 1,03 0,81 0,58 0,42

Mörchnerkees 0,70 0,51 0,34 0,27

Greinerkees 0,47 0,28 0,22 0,14

Greinerkarkees 0,37 0,28 0,18 0,10

Saurüsselkees 0,29 0,21 0,15 0,08

2 0,29 0,12 0,07 –

4 0,19 0,08 0,07 0,01

Greinermauerkees 0,11 0,05 0,04 –

6 0,09 0,04 0,04 0,02

5 0,08 0,03 0,02 0,01

3 0,04 0,03 0,03 –

1 0,03 – –

ZemmgrundFlächenänderung zu 1850 [%]

21,93–

18,38–16,2

14,28–34,9

12,53–42,9


74

In Tabelle 1 sind die aus dem GIS ermittelten Flächen der Gletscher im Zemmgrund aufgelistet. Bezogen auf die Eisausdehnung von 1850 betrug der Flächenverlust bis ?\�Q��#��[?��]��?\�\��#��[��\�]��+��das Doppelte zu. Interessanterweise vergrößerte sich der Flächenverlust bis 1997 trotz beobachteter deutlicher Vorstöße der drei großen Gletscher zwischen ca. 1970 und ?\\X��`��?��Q��#�`��?@QX��?\\��\��[��\�]�� #4

Tab. 2: Flächenänderungen zwischen 1850 und 1997 nach der Gletschergröße

GletschergrößengruppeFläche [km2]

1850 1925 1969 1997

��>��[��]Flächenänderung zu 1850 [%]

18,25 15,94–12,7

12,54–31,3

11,48–37,1

*��[��]Flächenänderung zu 1850 [%]

3,69 2,44–33,9

1,74–52,8

1,05–71,5

Tabelle 2 zeigt, dass die drei großen Gletscher zwischen 1850 und 1997 rund 37 % an Fläche verloren haben, die Kleingletscher hingegen fast 72 %. Diese haben also wesentlich stärker unter den sich verändernden Klimaverhältnissen gelitten (vgl. Auer et al. 2007). Bis 1925 ist bereits einer, bis 1997 sind drei weitere Kleingletscher voll-�� `��`��+`��X�?�� [��#?]#$��-�� [��#��>��`��Patzelt 1999) erklärt sich durch die Dominanz der drei großen Gletscher.

Die Darstellung des Flächenverlusts der drei großen Gletscher im Zeitraum von 1850 bis 1997 nach 100-m-Höhenstufen gegliedert macht deutlich, dass dieser zum ��_>��XXX��+�� XX�vollständig abgeschmolzen sind (Abb. 6). Durch den starken Eisrückgang unter 3000 m erklärt sich auch das überdurchschnittliche Abschmelzen der Kleingletscher, �� +�� #̀��#

<�� #$��*�� "�� +`��*��+�� -sen im mittleren Maßstab als gut geeignet erscheint. Wie Abbildung 7 zeigt, wurde

4 Für die Zillertaler Alpen werden – nach unterschiedlichen Erhebungsmethoden – folgende Glet-�� [�]_��??��+��?@QX��?��+��?\�\[��>?\@�]�� #̀��+��?\�\��Q?��+��?\\\[*��#�XX@]�� ?@QX{?\\\��X��[��]��+��?@QX��?��+��?\\�[*��*��XX\]�� ?�#


75

3400–3500

3300–3400

3200–3300

3100–3200

3000–3100

2900–3000

2800–2900

2700–2800

2600–2700

2500–2600

2400–2500

2300–2400

3200–2300

2100–2200

2000–2100

1900–2000

1800–1900

Höh

enst

ufe

[m ü

. d. M

.]

Abb. 6: Flächenverteilung der drei großen Zemmgrundgletscher nach 100-m-Höhenstufen für die Zeitpunkte 1850 und 1997.

Fläche 1997 Flächenverlust 1850–1997

Fläche [km2]

0 2,5 321,510,5

Tab. 3:��

Jahr der Aufnahme

Fläche [km²]

Waxeggkees Hornkees Schwarzensteinkees Zemmgrund

AV-Karte

ÖGK 1998

Brunner & Rentsch

(2003)

AV-Karte

ÖGK 1998

Böttner (2003)

AV-Karte

ÖGK 1998

AV-Karte

ÖGK 1998

19501959/60

19691979198919971999

1999/2000

––

3,96––

3,58––

––

3,90–––

3,39–

3,773,553,874,134,04

––

3,21

––

3,97––

3,64––

––

3,98–––

3,33–

3,723,733,974,243,83

––

3,28

––

4,61––

4,26––

––

4,69–––

4,17–

––

14,28––

12,53––

––

14,02–––

11,85–

ÖGK 1998 ... Die Flächenangaben stammen aus dem online abrufbaren GIS-Datensatz „Austrian Glacier Inven-tories (1969, 1998)“ des Instituts für Meteorologie und Geophysik der Universität Innsbruck.

sowohl in der AV-Karte als auch im „Österreichischen Gletscherkataster von 1998“ (vgl. Lambrecht & Kuhn 2007, Kuhn et al. 2008) die Vorstoßperiode in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts nicht erfasst.


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Abbildung 7 zeigt weiters die unterschiedliche Entwicklung des Flächenverlusts der drei großen Gletscher im Beobachtungszeitraum zwischen 1850 und 1997. Das Wax-eggkees hat, obwohl seine Gletscherzunge bereits vor 1950 abgeschmolzen war (vgl. ~��XX�]��[?��@��]��`��=��`��X�@�[��\��]�� #

4.3 Volumenänderung zwischen 1850 und 1997

Die Volumenänderung wurde für die drei großen Gletscher zwischen 1850 und 1997 berechnet. Abbildung 8 zeigt die aus der AV-Karte entnommenen, nicht eindeutigen5 – infolge der allgemeinen Unsicherheiten bei der Volumenberechnung in diesem ��{�� ?\\��

Fläc

henv

erlu

st [%

]

Schwarzensteinkees Hornkees Waxeggkees

0

–10

–20

–30

–40

–50

1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Jahr

Abb. 7: Flächenverlust der drei großen Gletscher zwischen 1850 und 1997 (strichliert) im Vergleich zu den zeitlich höher aufgelösten Erhebungen von Böttner (2003) für das Hornkees und von Brunner & Rentsch (2003) für das Waxeggkees (nach Tab. 3).

5 Angaben zum Gletscherstand auf der AV-Karte: Blatt West: Gletscherstand 1985; Blatt Mitte: Gletscherstand 1986. Im Bereich des Alpenhauptkammes erfolgte an den Gletschern eine Eis-rand- und Spaltenkorrektur nach Luftbildern von 1997 (DAV 1999/2000).


77

Abb. 8:��!�� "��"��>��*��+��den Stand von 1997.


78

Abb. 9:��!�� "��"��>�� +��den Hochstand von 1850.


79

Abb. 10: Eisdickenverlust zwischen 1850 und 1997.


80

von 20 m und den rekonstruierten Gletscherrand von 1850, Abbildung 9 die mit einer ^_�� QX � �� ^��-�� ?@QX �� Y�� +�� `�� Y ��"��'��# $��Differenz der aus den Höhenlinien abgeleiteten digitalen Höhenmodelle von 1850 und 1997 ergibt die in Abbildung 10 dargestellten Eisdickenverluste der Gletscher �� ?@QX��?X��?X��#

$��_>��'��-standes von 1850 unterhalb der heute teilweise eisfreien Geländestufen am Übergang ��_��#~��=��`��Waxeggkees erreichen diese Werte fast 150 m, beim Hornkees knapp über 110 m. Zum oberen Gletscherrand bzw. zur Kammumrahmung hin werden die Eisdicken-�� > �� ?@QXgänzlich an jene von 1997 angleichen. Aus den Summen der Eisdickenverluste und �� Y��[?\\\]��+��?\\�können schließlich die Volumenverluste der Gletscher bestimmt werden. Insgesamt haben die drei Gletscher zwischen 1850 und 1997 45,2 % (381 Mio. m³) ihres Volu-mens verloren (Tab. 4). Stellt man den absoluten Volumenverlust dem Mittelwert der �� ?@QX �� ?\\� �� Einsinkbetrag von 25,74 m bzw. ein mittlerer jährlicher Einsinkbetrag von 17,51 cm. In absoluten Werten haben das Horn- und das Schwarzensteinkees mit jeweils rund 135 Mio. m³ ähnliche Eisvolumenverluste zu verzeichnen, das Waxeggkees verlor hingegen rund 111 Mio. m³ (43,5 %). Den größten relativen Eisverlust im Beobach-tungszeitraum hatte mit 47,5 % das Hornkees zu verzeichnen.

Tab. 4: Volumenverlust der drei großen Gletscher im Zeitraum zwischen 1850 und 1997

Gletscher

Volumen Volumenverlust Einsinkbetrag

1850 1997 1850–1997 1850–1997

[Mio m³] [Mio m³] [Mio m³] [%] [m] [cm/Jahr]

SchwarzensteinkeesHornkeesWaxeggkees

310278255

172146144

138132111

44,547,543,5

24,0828,3024,83

16,3819,2516,89

Gesamt 843 462 381 45,2 25,4 17,51

In Abbildung 11 sind die Ergebnisse der Massenbilanzberechnungen an den drei Glet-schern von Rentsch, Eder & Geiss (2006), die auf den photogrammetrischen Aufnah-men der Bayerischen Akademie der Wissenschaften basieren, dargestellt. Diese lassen einen detaillierten Blick auf die Volumenentwicklung in Zehnjahresschritten zwischen 1950 und 2000 zu und zeigen, dass das Horn- und das Waxeggkees bereits in der Periode zwischen 1950 und 1960 erste Massenzuwächse zu verzeichnen hatten. Diese erreichten in der darauffolgenden Dekade gemeinsam mit dem Schwarzensteinkees


81

die höchsten Werte. Zwischen 1969 und 1979 ist bei allen drei Gletschern eine Trend-umkehr erkennbar und ab 1980 sind wieder negative Massenbilanzen zu beobachten. Die gemessenen Massenzuwächse zwischen 1950 und 1980 waren für die vorsto-ßenden Zungen zwischen 1960 und 1991 verantwortlich (vgl. Abb. 3). Die negativen Massen bilanzen verstärkten sich in den 1990er-Jahren weiter – das Hornkees hat bei-spielsweise zwischen 1989 und 1999 jährlich im Mittel 1,18 m an Eis dicke verloren.

4.4 Schneegrenzanstieg zwischen 1850 und 1997

Abbildung 12 zeigt die hypsographischen Kurven der drei großen Gletscher zusam-men für die Gletscherstände von 1850 und 1997. Die Berechnung der mittleren Höhenlage der Schneegrenze (Gleichgewichtslinie) ergab für 1850 einen Wert von 2630 m und für 1997 einen von 2770 m. Der ermittelte Schneegrenzanstieg beträgt demnach im Beobachtungszeitraum 140 m.6

Abbildung 13 zeigt die Ergebnisse für die einzelnen Gletscher. Dabei fällt auf, dass die Schneegrenzanstiege bei Horn- (1850: 2610 m; 1997: 2720 m) und Waxegg-kees (2630 m; 2740 m) mit je 110 m gleich groß sind während sich der Anstieg beim Schwarzensteinkees (2650 m; 2830 m) mit 180 m weit über dem der beiden Nachbar-��'��`��=��_��^��von 1850 in derselben Größenordnung, nämlich zwischen 2610 und 2650 m, lagen.

Die Ursache für den starken Schneegrenzanstieg beim Schwarzensteinkees liegt zum einen im überdurchschnittlichen Flächenverlust (NW-exponiert) und zum anderen in der starken Veränderung der Form des Gletschers im Beobachtungszeitraum begründet.

Abb. 11: Mittlere jährliche Höhenänderung der drei großen Zemmgrundgletscher zwischen 1920 und 2000 (verändert nach Rentsch, Eder & Geiss 2006).

6 Groß (1983) gibt für die österreichischen Gletscher einen Schneegrenzanstieg im Zeitraum 1850–1965/80 von 100 m an.


82

Abb. 13: Schneegrenzanstiege der drei großen Zemmgrundgletscher zwischen 1850 und 1997.

Abb. 12: Hypsographische Kurven und daraus ermittelte Schneegrenzen der drei großen Zemm-grundgletscher für 1850 und 1997.

Sch

neeg

renz

höhe

[m] ü

. d M

.

2900

2850

2800

2750

2700

2650

2600

2550

1997

1850

WaxeggkeesHornkeesSchwarzensteinkees

180

110110


83

5. Schlussfolgerungen

¡ $��?@QX��+��-tinuierlich sondern war durch zwei ausgeprägte Vorstoßperioden zwischen 1890 und 1925 und zwischen 1965 und 1990 unterbrochen. Diese Vorstoßperioden wer-den durch die über 120-jährigen Messreihen des AV-Gletschermessdienstes an den drei großen Gletschern eindrucksvoll belegt.

¡ $�� >�� +�� !��alpengletscher und stellen durch ihre Größe und Topographie – vor allem das Wax-eggkees – besonders sensitive Klimazeiger dar.

¡ $�� `�� ?@QX �� ?\\� �� verlust von rund 43 % zu verzeichnen. Dieser im regionalen Vergleich unter-durchschnittliche Verlust begründet sich durch die Dominanz der drei großen Gletscher.

¡ $�� `��-ters die Erkenntnis, dass die Gletscherstände von 1925 und 1969 in der AV-Karte als zuverlässig erscheinen und besonders günstig gewählt wurden (1925 – Hoch-stand der 1920 er Jahre, 1969 – Minimalstand am Beginn der Vorstoßperiode in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts), jener von 1997, obwohl nicht eindeutig, ebenfalls für Analysen im mittleren Maßstab als brauchbar einzustufen ist.

¡ �� >�� `��1850 und 1997 von rund 45 % ermittelt werden.

¡ �`��?@QX��?\\��=��?�X��werden. Nach Kuhn (2005), der für den Ostalpenraum bei einer Verschiebung der Gleichgewichtslinien um 120 bis 150 m nach oben von einer Temperaturerhöhung von einem Grad ausgeht, lässt sich daraus für den Zemmgrund ein Temperaturan-stieg von einem Grad im Beobachtungszeitraum ableiten. Dies entspricht den all-gemeinen Erkenntnissen aus dem Ostalpenraum. Patzelt (1997: 20) etwa sieht den Gletscherschwund im Zeitraum 1850 bis 1965/1980 „als Folge eines Anstieges des sommerlichen Temperaturniveaus von 0,5 bis 1,0° C und einer noch schlechter ��'��¢��£��_>��von 10 %“.

6. Dank

Die Autoren danken den anonymen Gutachtern der Zeitschrift sowie Herrn Mag. Roland Luzian (Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefah-ren und Landschaft, BFW) für die umfassende Unterstützung zur Verwirklichung die-ser Publikation und Herrn Univ.-Prof. Dr. Gernot Patzelt (Universität Innsbruck) für die zur Verfügung gestellten originalen Aufnahmen des Österreichischen Gletscher-katasters von 1969.


84

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Anhang

Tab. 5: Gemessene Veränderungen an der Zungenlänge der drei großen Zemmgrundgletscher (Diener 1885, Archiv G. Patzelt, Fischer 2014)

Jahr der Messung

Waxeggkees Hornkees Schwarzensteinkees

Längen-änderung [m]

TrendLängen-

änderung [m]Trend


Trend

1881 erste Marke erste Marke erste Marke

1882 –11 R –17 R –8 R

1883 –5 R –8 R –2,2 R

1884 –16 R –27 R –12 R

1885

1886

1887

1888

1889

1890

1891

1892 0,5 V

1893 –1,6 R –15,7 R


87

Jahr der Messung



TrendLängen-

änderung [m]Trend


Trend

1894

1895 alle Marken überfahren V –17,1 R

1896 –1,5 R –0,4 S –15 R

1897 12,6 V 4,9 V –11,4 R

1898 6 V 1,3 V –14,3 R

1899 8 V 2,6 V –6,1 R

1900 13 V 2,5 V –17,1 R

1901 8 V 1,9 –8 R

1902 6 V (M) –4,1 R –5,9 R

1903 –3 R

1904 0 S –7,9 R

1905 0 S –5,8 R –20,7 R

1906

1907

1908

1909 –34 R

1910 –25,1 R

1911

1912

1913 –46 R –12,8 R –34,9 R

1914 V (M)

1915 –27,1 R –9,7 R 0,3 S

1916

1917 –7 R 6,9 V –3,7 R

1918

1919

1920 68 V 11,6 V 0,3 S

1921 22 V 3,4 V –7,5 R

1922

1923 33,6 V (M) 6,7 V (M)

1924 –12,9 R –7,4 R –1,7 R

1925 –0,2 S –6,4 R –8,4 R

1926 –0,4 S –0,5 0 7,5 V (M)

1927 –5,7 R –6,8 R –8,3 R

1928 –13,2 R –8,5 R –3 R

1929 –18,6 R –9,4 R –15,4 R


88

Jahr der Messung



TrendLängen-

änderung [m]Trend


Trend

1930 –15 R –8,3 R –12,6 R

1931 –14,8 R –7,4 R –4,8 R

1932 –10,5 R –4,5 R –8,8 R

1933 –15,2 R –9 R –25,2 R

1934 –16,7 R –11,7 R R

1935 –31,5 R –10,3 R –6,1 R

1936 –27,2 R –9,9 R –7,1 R

1937 –22,3 R –23,2 R –21,9 R

1938 –40 R –10 R –12,8 R

1939 –14,6 R –14,2 R –9,7 R

1940 –30,4 R –22,5 R –7,4 R

1941 –29,8 R –7,7 R –16 R

1942 –35,2 R –37,6 R –28,4 R

1943 –20,1 R –19,2 R

1944 –59,6 R –40,6 R –19,2 R

1945 –18,4 R –18 R

1946 –34,7 R –26,9 R

1947 –44 R –39,6 R R

1948 –78 R –19 R –20 R

1949 –49 R –28 R

1950 –40,7 R –39 R

1951 –21,5 R –50,5 R –118 R

1952 –28,2 R –55,5 R –121 R

1953 –20,1 R –36 R –16,2 R

1954 –10 R –39 R –6,5 R

1955 –2,2 R –30,2 R –9,2 R

1956 –4,2 R –23,7 R –5,2 R

1957 –8,2 R –29,3 R –4,7 R

1958 –12,8 R –32 R –4,7 R

1959 –22,5 R –43,5 R –22,7 R

1960 –6 R –27,3 R –8,8 R

1961 29 V –16 R –11 R

1962 11 V –17 R –22,3 R

1963 –3,5 R –22 R –62 R

1964 5,8 V –32,3 R –17 R

1965 14,5 V –10 R –30 R


89

Jahr der Messung



TrendLängen-

änderung [m]Trend


Trend

1966 9 V –40 R –436 R

1967 20,3 V 1,1 V –35 R

1968 10,3 V –22,5 R –35 R

1969 7 V 15 V –74 R

1970 16 V 0 S –1 R

1971 13 V 13,5 V –5 R

1972 –0,5 S 7 V 13 V

1973 30 V 5,5 V 21 V

1974 8 V 3 V –6 R

1975 12,7 V 11,5 V 17 V

1976 5,3 V 6 V 8 V

1977 6 V 16,5 V 40 V

1978 20 V 7,5 V 24 V

1979 9 V 9 V 44 V

1980 20,5 V 15 V 78 V

1981 13 V 16 V 24 V

1982 18 V 10 V 31 V

1983 F V 10,5 V 14,5 V

1984 4 V 12 V –3 R

1985 1,1 V 12,5 V 11,5 V

1986 F V 7 V 9 V

1987 –0,9 R 6,5 V 0 S

1988 1,8 V 4,5 V 0 S

1989 –5 R 2 V (M) 7 V

1990 –8 R –2 R –5 R

1991 –6,2 R –2,7 R 5,5 V

1992 –3 R –8,7 R –15 R

1993 –12 R –4,7 R –17 R

1994 –8 R –7,7 R –16 R

1995 –38 R –9,3 R –12 R

1996 –30 R –10 R –4 R

1997 F R –10 R –8 R

1998 –25 R –23 R –15 R

1999 –60 R –28 R –13 R

2000 –24 R –23 R –5 R

2001 –4 R –21 R –12 R


90

Jahr der Messung



TrendLängen-

änderung [m]Trend


Trend

2002 –20,5 R –44 R –18 R

2003 –32 R –52 R –15 R

2004 –9,5 R F R F R

2005 –25 R –50 R –15 R

2006 –25 R –84 R –20 R

2007 –24,5 R –33 R –15 R

2008 –10 R –18 R F R

2009 –34 R –8 R F R

2010 –12,5 R –6 R F R

2011 –29 R –19 R F R

2012 –52 R –43 R F R

2013 –35 R –26 R F R

Trend: Gletscherzunge vorgestoßen (V), stationär geblieben (S), zurückgeschmolzen (R) F … Gletscher fotographiert, keine Längenmessung durchgeführt, M … Moräne wurde abgelagert

Manuskript zur Veröffentlichung angenommen am 4.3.2013

Anschrift der Verfasser: Mag. Gernot Schwendinger Lohbachweg G 145 6020 Innsbruck Österreich

Ing. Mag. Peter Pindur Grünsbach 336 6232 Münster Österreich [email protected]


Die Entwicklung der Gletscher im Zemmgrund, Zillertaler Alpen (Österreich), seit dem Hochstand in der Mitte des 19. Jahrhunderts. Längenänderung, Flächen- und Volumenverlust, Schneegrenzanstieg

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