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2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis...2 Abbildungsverzeichnis...4 Vorwort...5 Danksagungen...5 Abstract Einleitung Theorie Gletscher allgemein Was ist ein Gletscher? Die Entstehung eines Gletschers Der Aufbau eines Gletschers Steingletscher Merkblatt Steingletscher Geschichte und Entwicklung des Steingletschers Klima allgemein Klima, was ist das? Die Komplexität des Klimasystems Gründe für Klimaveränderungen Globaler Klimawandel Klimaveränderungen in der Schweiz Klimaindikatoren Methoden Arbeit am Institut für Geologie der Universität Bern Karten scannen Koordinatensystem definieren Georeferencing Editieren Arbeit beim Steingletscher (Exkursion vom ) Auswertungen Längenänderung Flächenänderung Volumenänderung Vergleich Fotos Vergleich mit Klimakurven Gletscher als Klimaindikatoren Folgen der Gletscherschwankungen Wasserversorgung Tourismus...36 Seite 2 von 51

3 6.3 Naturgefahren Gletscher Klimaarchive Vergletscherung der Alpen Gestern - Heute - Morgen Schlusswort...39 Abkürzungsverzeichnis...40 Literaturverzeichnis...41 Anhang 1: Gletscherstände Anhang 2: Gletscherstände Hauptzunge Anhang 3: Gletscherstand Anhang 4: Gletscherstand Anhang 5: Gletscherstand Anhang 6: Gletscherstand Anhang 7: Gletscherstand Anhang 8: Bildvergleich 1899 und Anhang 9: Bildvergleich 1899 und Anhang 10: Steingletscher Gestern - Heute - Morgen...51 Seite 3 von 51

4 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Aufbau eines Gletschers (gezeigt am Steingletscher (Susten, BE))... 9 Abbildung 2: Übersichtskarte Steingletscher Abbildung 3: Karte Steingletscher, Steinlimigletscher, Tierberglihütte Abbildung 4: Globale Abweichungen der Erdoberflächentemperaturen für Abbildung 6: Koordinatenpunkte Gletscher Abbildung 7: Koordinatenpunkte Fotos Abbildung 8: Gletscherzungen Abbildung 9: Gletscherstände Hauptzunge Abbildung 10: Flächenvergleich 1894 und Abbildung 11: Flächenvergleich aller Jahrgänge Abbildung 12: Flächenvergleich aller Jahrgänge Abbildung 13: Fotovergleich 1899 und Abbildung 14: Fotovergleich 1899 und Abbildung 15:Temperatur- und Niederschlagskurve Engelberg Abbildung 16: Änderung der Zungenlänge des Steingletschers Abbildung 17: Längenänderung Steingletscher Abbildung 18: Steingletscher Gestern - Heute - Morgen Abbildung 19: Gletscherstände Abbildung 20: Gletscherstände Hauptzunge Abbildung 21: Gletscherstand Abbildung 22: Gletscherstand Abbildung 23: Gletscherstand Abbildung 24: Gletscherstand Abbildung 25: Gletscherstand Abbildung 26: Bildvergleich 1899 und Abbildung 27: Bildvergleich 1899 und Abbildung 28: Steingletscher Gestern - Heute - Morgen Alle Ausschnitte aus dem Landeskartenwerk der Schweiz sind reproduziert mit Bewilligung des Bundesamtes für Landestopografie 2007 swisstopo (JD072688). Seite 4 von 51

5 Vorwort Das Klima, seine Unbeständigkeit und die Veränderung, welche es momentan durchschreitet, haben mich schon lange fasziniert. Aus diesem Grund habe ich mich im Bereich der Klimaveränderung auf die Suche nach einem geeigneten Maturaarbeitsthema gemacht. Da ich für meine Arbeit etwas selber erforschen wollte und es daher sinnvoll war, das Gebiet, welches ich als Untersuchungsgrundlage wählte, auch einmal zu besuchen, kam ich auf die Gletscher der Schweiz. Nach einigen Besprechungen mit meinem betreuenden Lehrer, Herrn Thormann, stellte sich heraus, dass dieser mit dem Professor des Instituts für Geologie der Universität Bern, Herr Professor Schlüchter, Kontakt hatte. Im Institut für Geologie der Universität Bern waren noch Bilder des Steingletschers (Sustenpass, Bern) aus dem Jahre 1899 vorhanden, welche man mit neuen Bildern vergleichen könnte. So kam ich schliesslich zu meinem Untersuchungsgebiet. Danksagungen Ich möchte in dieser Arbeit verschiedenen Personen danken. Einmal Herrn Thormann für die Betreuung der Arbeit und für die Vermittlung des Kontakts mit dem Institut für Geologie der Universität Bern. Auch möchte ich verschiedensten Personen des Instituts für Geologie der Universität Bern danken. Herrn Dirk Rieke-Zapp, der mir während meiner Arbeit am Institut für Geologie tatkräftig zur Seite stand, mir das Programm am Computer erklärte und bei Verständnisschwierigkeiten weiterhalf. Auch möchte ich Herrn Professor Schlüchter danken, dessen Exkursion zum Steingletscher vom ich begleiten durfte, und der mir bei der Datenerhebung im Gelände half. Zusätzlich danke ich Frau Franziska Nyffenegger für die Hilfe bei der Arbeit beim Steingletscher. Auch danke ich Herrn Frank Preusser für die ersten Gedankenaustausche mit dem Institut für Geologie der Universität Bern. Schliesslich möchte ich hier noch meiner Familie und meinen Kollegen danken, die mich während der Arbeit immer unterstützten und mit guten Tipps zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Ein besonderer Dank geht an meinen Vater und meinen Bruder, die mir bei computertechnischen Schwierigkeiten immer zur Seite standen. Ebenfalls möchte ich meinem Vater für das Beschaffen der Karten des Bundesamtes für Landestopografie (swisstopo) danken. Also nochmals: Ein grosses DANKE an euch alle! Seite 5 von 51

6 Abstract In meiner Maturaarbeit behandle ich die Problematik des Klimawandels am Beispiel des Steingletschers (Susten, BE). Ich erarbeitete verschiedene Zusammenhänge zwischen Gletscherschwankungen und Klimaveränderungen sowie die Folgen, welche sich aus dem Rückgang von Gletschern ergeben. Ich habe die folgenden Fragen in den Mittelpunkt meiner Untersuchungen gestellt: Sind Gletscherschwankungen Folgen des Klimawandels? Kann man Gletscher als Klimaindikatoren brauchen? Was sind Folgen von Gletscherschwankungen? Was sagen uns Gletscher über die Vergangenheit? Wie war die Vergletscherung der Alpen in der Vergangenheit und wie wird sie sich in der Zukunft entwickeln? Meine Maturaarbeit gliedert sich in drei Teile: In einem ersten Teil (Kapitel 1 und 2) leite ich mit den Zielen und Fragen in die Arbeit ein. Ich fasse das Grundwissen zu Gletschern im Allgemeinen, dem Steingletscher im Speziellen sowie zum Klima zusammen. Diesen Theorieteil verfasste ich durch Recherchen in der Literatur und im Internet. In einem zweiten Teil (Kapitel 3) erläutere ich die Methoden zu meinen Datenerhebungen. Ich beschreibe sowohl die Arbeit am Institut für Geologie der Universität Bern als auch die Exkursion ins Untersuchungsgebiet. Schliesslich folgen im dritten Teil (Kapitel 4 8) die Auswertung der erhobenen Daten und die Beantwortung der oben aufgeführten Fragen. Ich kann mit meinen Resultaten aufzeigen, dass die Gletscherschwankungen Folgen des Klimawandels sind. Gletscher sind untrügliche Klimaindikatoren. Sie reagieren jedoch mit Verzögerungen auf klimatische Veränderungen und zeigen uns wie das Klima jeweils vor ca. 10 Jahren war. Gletscherschwankungen gehen nicht spurlos an der Umwelt und an der Gesellschaft vorbei. In verschiedenen Bereichen wie Wasserversorgung, Tourismus und Naturgefahren sind die Auswirkungen gravierend, wenn auch nicht immer auf den ersten Blick zu erkennen. Gletscher sind sehr wichtig als Zeugen früherer Zeiten (Klimaarchive). Zusammenfassend wage ich zum untersuchten Steingletscher folgende Aussage: Der Steingletscher wird (wie die Gletscher allgemein) während der nächsten 10 Jahre weiterhin schmelzen. Wenn sich die Tendenz des Temperaturanstiegs weiter fortsetzt, wird der Steingletscher bis ins Jahr 2100 praktisch verschwunden sein. Seite 6 von 51

7 1 Einleitung Das Ziel meiner Arbeit war es, herauszufinden, wie Klima und Gletscherschwankungen zusammenhängen und was das für unsere Zukunft - eine Zeit starker Veränderung des Klimas - bedeutet. Konkret habe ich mir folgende Fragen gestellt: Sind Gletscherschwankungen Folgen des Klimawandels? Kann man Gletscher als Klimaindikatoren brauchen? Was sind Folgen von Gletscherschwankungen? Was sagen uns Gletscher über die Vergangenheit? Wie war die Vergletscherung der Alpen in der Vergangenheit und wie wird sie sich in der Zukunft entwickeln? Auf Grund dieser Fragestellungen habe ich schliesslich den Titel meiner Arbeit gewählt. Der Klimawandel steht als Tatsache fest und ich wollte Zusammenhänge zwischen dem Klimawandel und Gletscherschwankungen sowie die daraus folgenden Konsequenzen am Beispiel Steingletscher erarbeiten. Damit ich mich nicht nur auf Messungen aus der Literatur stützten musste, habe ich am Institut für Geologie der Universität Bern einige Auswertungen durchgeführt und besuchte das Untersuchungsgebiet. Da das Geologische Institut noch Material zum Steingletscher (Sustenpass, Bern) hatte, wählte ich diesen als Grundlage meiner eigenen Nachforschungen. Ich konnte Landkarten verschiedener Jahrgänge auswerten und einen Fotovergleich mit Bildern des Steingletschers von 1899 machen (alle bearbeiteten Karten sowie die Fotovergleiche sind im Anhang zu finden). Ich wollte wissen, wie sich die Länge, die Fläche und das Volumen des Steingletschers verändert haben, und die Veränderungen anhand von Bildern dokumentieren. Zusätzlich wollte ich einen Vergleich mit Klimakurven machen, um herauszufinden, ob sich Gletscherveränderungen und Temperaturkurven ähnlich verhalten. Bemerkung: Mein Untersuchungsgebiet, der Steingletscher, umfasst in meiner Arbeit auch den Seitenarm, bzw. Nachbargletscher des Steingletschers, den Steinlimigletscher. 2 Theorie Damit in den anschliessenden Kapiteln vorausgesetzt werden darf, dass der Leser die Begriffe zu Gletschern, deren Entstehungsweise und den Steingletscher als Einzelfall kennt, habe ich in den zwei folgenden Unterkapiteln einen kleinen Überblick zu den wichtigsten Begriffen zusammengestellt. Dasselbe gilt für das Unterkapitel 2.3 Klima allgemein. 2.1 Gletscher allgemein Was ist ein Gletscher? Ein Gletscher ist eine aus Schnee entstehende Eismasse, welche sich durch ihr Eigengewicht und den dadurch entstehenden Druck bewegt. Seite 7 von 51

8 Um diese Frage noch etwas genauer zu beantworten, habe ich mich auf die Definition aus dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Bericht des Jahres 2001 gestützt: Ein Gletscher ist eine Landeismasse, die bergab fliesst (durch innere Umformung und "Fliessen") und durch die umgebende Topographie (z.b. die Talseiten oder umliegende Gipfel) begrenzt ist; die Topographie des Gesteinsuntergrundes ist hauptverantwortlich für die Dynamik und die Oberflächenneigung eines Gletschers. Ein Gletscher wird durch die Akkumulation von Schnee in den höheren Lagen genährt; dies wird durch das Abschmelzen in den tieferen Lagen oder durch das Abbrechen ins Meer wieder ausgeglichen. 1 Der Name Gletscher kommt vom lateinischen Wort glacies, was soviel bedeutet wie Eis Die Entstehung eines Gletschers Die Entstehung eines Gletschers hängt im Wesentlichen vom lokalen sowie vom globalen Klima und von der geographischen Lage ab. Weitere Einflussfaktoren sind: Höhenlage Hanglage Import- oder Exportmöglichkeiten von Schnee (verursacht durch Lawinen, Wind Schneerutsche, Eisabbrüche usw.) jährliche Niederschlagsmenge Verteilung der Niederschläge auf die Jahreszeiten Durchschnittstemperatur Energiebilanz (Einstrahlung der Sonne ohne den Reflexionsanteil) Eismassenbilanz (Zuwachs durch die Eisbildung ohne den Schneeverlust) Daraus lässt sich schliessen, dass die Entstehung eines Gletschers ein ziemlich komplexer Vorgang ist. Grundsätzlich gilt aber, dass ein Gletscher überall dort entstehen kann, wo während einem Jahr mehr Schnee fällt, als wegschmilzt. So kommt es schliesslich zu einer Akkumulation von Schnee, wodurch dieser eine Metamorphose (Verwandlung) durchläuft. Die Metamorphose läuft wie folgt ab: Neuschnee bildet eine Schicht aus wenig verdichteten sehr locker aufeinander liegenden Schneekristallen. Fällt neuer Schnee wird der darunter liegende Schnee zusammengedrückt und verdichtet, es entsteht im Laufe eines Jahres Firneis 2. Dieser Vorgang wird ausserdem durch Schmelzprozesse verstärkt. Durch weitere Verdichtung des Firneises entsteht schliesslich Gletschereis. Hat die Eismasse eine Mächtigkeit von ca. 30 Metern erreicht, fängt sie an zu fliessen, ausgelöst durch die Schwerkraft und die eigene Masse. Ein Gletscher ist entstanden. 1 Quelle: IPCC Bericht 2001 Zusammenfassungen für politische Entscheidungsträger, p Firneis ist mindestens ein Jahr alt, es ist dichter als Schnee und die Eiskristalle sind zu Eisbrocken verschmolzen. Seite 8 von 51

9 2.1.3 Der Aufbau eines Gletschers Abbildung 1: Aufbau eines Gletschers (gezeigt am Steingletscher (Susten, BE)) 3 Nährgebiet: Zehrgebiet: Das Nährgebiet ist dort, wo der Gletscher seine Nahrung bezieht. In diesem Gebiet fällt der Niederschlag das ganze Jahr in Form von Schnee und es bilden sich neue Schichten des Gletschereises. Im Zehrgebiet überwiegt das Abschmelzen des Eises gegenüber dem Nachschub durch Neuschnee. Nährgebiet und Zehrgebiet werden von der Gleichgewichtslinie getrennt. In diesem Bereich sind das Abschmelzen und die Zufuhr von Schnee im Gleichgewicht. Die Grösse des Nährgebiets und des Zehrgebiets ändern von Jahr zu Jahr je nach Schneehaushalt. Firnfeld: Bergschrund: Liegt über der Grenze des ewigen Schnees. Mehrere Firnfelder zusammen bilden das Nährgebiet. Ist die oberste Querspalte des Gletschers; sie trennt den beweglichen vom unbeweglichen Teil des Gletschers. 3 Quelle: Seite 9 von 51

10 Schliffgrenze: Trogwände: Querspalten: Randspalten: Längsspalten: Radiärspalten: Seitenmoräne: Toteis: Gletschertor: Gletscherzunge: Sander: Gletschersee: Hängegletscher: Talgletscher: Ist die Obergrenze der Schliffwirkung durch das vom Eis mitgeführte Moränenmaterial. Sie markiert auf beiden Seiten des Trogtals den höchsten Punkt, den der Gletscher erreichte. Sind steile Seitenwände, welche das Trogtal abgrenzen. Dieses wurde während der kleinen Eiszeit durch Abtragung geformt. Entstehen, wenn die Spannung durch die Zunahme des Gefälles des Untergrunds zu gross wird. Diese Spalten wachsen wieder zusammen, wenn das Gefälle überwunden ist. Sind Spalten, die vom Gletscherrand mit einem Winkel von in den Gletscher hinein gerichtet sind. Sie entstehen wegen der höheren Fliessgeschwindigkeit in der Mitte der Gletscherzunge. Entstehen nach dem Durchfliessen einer engeren Stelle durch Druckentlastung. Sind Spalten im Bereich der Zunge; der Gletscher hat dort mehr Fläche zur Verfügung und dehnt sich seitlich aus, wodurch sich die Radiärspalten öffnen. Ist angesammelter Schutt, welcher von den Hängen heruntergefallen ist oder durch die Abtriebstätigkeit des Gletschers (Gletscherschrund) mitgeführt wird. Sind Teile des Gletschereises, die sich im Bereich der Grundmoräne vom Gletscherstrom abspalten. Sie werden vom nachfliessenden Eis überlagert und mit Schutt der Grundmoräne zugedeckt. Durch die Schuttschicht isoliert, kann das abgespaltene Eis auch noch lange nach dem Abschmelzen des Gletschers liegen bleiben. Ist der tiefste Punkt des Talbodens, wo sich alle Gletscherbäche (Gletscherwasser auf der Oberfläche, das in Bächlein über den Gletscher fliesst und meistens in den Gletscherspalten verschwindet) sammeln, wie auch der vorderste Punkt der Gletscherzunge, wo die Gletscherbäche aus dem Tor fliessen. Ist der untere Teil des Gletschers; sie ist der Bereich des Zehrgebiets, wo mehr Eis schmilzt als neuer Schnee hinzukommt. Die Gletscherzunge ist oft zungenförmig und hat daher ihren Namen erhalten. Ist das Gletschervorfeld, wo das Gebiet meist flacher wird. Dort lagern die Schmelzwasserströme, die den Gletscher beim Gletschertor verlassen, den mitgeführten Sand und das Lockermaterial ab. Bildet sich, wenn das Gletscherwasser auf ebenes Gelände trifft und dort stehen bleibt. Sind Gletscher, die auf Grund einer Felskante in ihrem Bett kein Zehrgebiet besitzen und meistens über die Kante kalben (Als Kalben wird das Abbrechen von Eisstücken an der Stirnseite des Gletschers bezeichnet.). Die Hängegletscher gehen auf Talgletscher zurück, die in der heutigen eisschwachen Zeit das Zehrgebiet unterhalb der Kante nicht mehr halten können. Sind Gletscher, die ein eindeutig begrenztes Einzugsgebiet haben und sich unter Einfluss der Schwerkraft das Tal hinunter bewegen. Seite 10 von 51

11 2.2 Steingletscher Merkblatt Steingletscher Land: Schweiz Kanton: Bern Gemeinde: Gadmen Gletscherart: Talgletscher Lokalität: [676'000/175'300] Exposition: N Oberfläche ca. 8.0 km 2 Länge: 4.3 km Höhenbereich: m.ü.m. Totale Neigung: 36% (20 ) Abbildung 2: Übersichtskarte Steingletscher Geschichte und Entwicklung des Steingletschers Der Steingletscher ist ein Talgletscher. Während der kleinen Eiszeit (Zeit der Gletschervorstösse seit Ende des 16. bis Ende des 19. Jahrhunderts) reichte der Steingletscher noch ca. 1 Kilometer weiter nach unten als heute. Während dem Rückzug bildete sich ab den 1940er Jahren vor der Gletscherzunge der Steinsee. Während der kleinen Eiszeit erreichten die Schweizer Gletscher in den Jahren einen ersten Hochstand. Im 18. Jahrhundert gingen sie wieder etwas zurück. Im 19. Jahrhundert erfolgte aber erneut ein Vorstoss. Der Höchststand wurde 1850 erreicht. Die damals entstandene Seitenmoräne ist bei den meisten Gletschern deutlich sichtbar, so auch beim Steingletscher. Sie ist bisher nur sehr gering überwachsen und in den meisten Fällen ist die Innenseite ziemlich steil. Seite 11 von 51

12 Nach diesem Hochstand begann allgemein der grosse Rückgang der Gletscher. Dieser wurde jedoch noch von drei kleineren Vorstössen (ca. 1890, 1920, 1980) unterbrochen. Der letzte Vorstoss der Alpengletscher liegt noch gar nicht so lange zurück. Auch der Steingletscher war davon betroffen. Seine Zunge wuchs von 1969 bis 1991 nochmals stark an und schob sich bis in den Steinsee vor. Seit dieser Zeit schmilzt der Steingletscher wieder stark. Diese Tendenz hält bis heute an. Was weiss man über die Vergangenheit? Was in noch früherer Zeit war, kann nicht so genau gesagt werden. Es ist aber klar, dass der Steingletscher, wie alle Gletscher ständig kleineren oder grösseren Schwankungen, ausgelöst durch klimatische Veränderungen, ausgesetzt war. Vor einigen Jahren hat der Steingletscher einen noch gut erhaltenen Arvenstamm hervorgebracht und es wurde ebenfalls festgestellt, dass es unter dem Steinlimigletscher, einem Nachbargletscher bzw. Seitenarm des Steingletschers, Torfsedimente hat. Der Arvenstamm wurde auf /- 60 Jahre vor heute datiert und der Torf auf /- 50 Jahre vor heute. Forscher sind so zum Ergebnis gekommen, dass das Sustengebiet während der Römerzeit vermutlich bis auf die Höhe der Tierberglihütte (Siehe: Abbildung 3, rot markiert) eisfrei war. Abbildung 3: Karte Steingletscher, Steinlimigletscher, Tierberglihütte Seite 12 von 51

13 2.3 Klima allgemein Klima, was ist das? Das Klima ist ein komplexes System, welches nicht nur aus der Atmosphäre (Luft), die alleine schon ein kompliziertes System darstellt, sondern auch aus Hydrosphäre (Wasser), Kryosphäre (Eis und Schnee) und der Biosphäre (Pflanzen) besteht Die Komplexität des Klimasystems Die verschiedenen Komponenten des Klimas stehen in dauernden Wechselwirkungen zueinander: Beispielsweise sind die Temperaturen der Ozeane durch die Meeresströmungen in allen Tiefen, aber auch durch das Schmelzen der Polkappen beeinflusst. Das Eis wiederum hat einen direkten Einfluss auf die Atmosphäre. Im Gegenzug hängt die Entwicklung der Eismassen aber auch von der Atmosphäre ab. Dasselbe gilt auch für die Biosphäre: Je nach dem wie die Erdoberfläche bewachsen ist, hat dies unterschiedliche Einflüsse auf die Atmosphäre. So hat die verschiedenartige Oberflächenstruktur beispielsweise Auswirkungen auf Windgeschwindigkeiten, Luftfeuchtigkeit, aber auch auf die Albedo, die Rückstrahlung des Sonnenlichtes. Andererseits wird die Atmosphäre sowohl von den Sonnenstrahlen als auch von der an der Erdoberfläche reflektierten Strahlung durchdrungen. Die Strahlung hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab: von der Albedo der Erdoberfläche, vom Feuchtigkeitsgehalt und der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre. Der Feuchtigkeitsgehalt hängt mit dem hydrologischen System zusammen, die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre wird hauptsächlich von der Pflanzendecke und den Emissionen durch den Menschen bestimmt. Wird nun dieses komplexe System an irgendeinem Punkt verändert, so kann dies das ganze Klimasystem aus dem Gleichgewicht bringen. Tritt eine Veränderung auf, kann es recht lange dauern, bis eine Reaktion des Systems auftritt. Ist ein gewisses Mass erreicht, kann das Klimasystem aber, scheinbar ohne Vorwarnung, plötzlich reagieren Gründe für Klimaveränderungen Das Klima ist ein sehr instabiles System. Auch früher schon gab es vielerlei Klimaschwankungen. Für diese Veränderungen gibt es verschiedene Ursachen, einerseits die natürlichen, welche das Klima schon seit Jahrmillionen beeinflussen, andererseits aber auch menschliche, wie die Erkenntnisse der Wissenschaft zeigen. Natürliche Ursachen: Eine wichtige natürliche Ursache für Klimaveränderungen sind die Schwankungen der Sonnenenergie. Diese hängen von verschiedenen Faktoren ab, einerseits von der Energiemenge, welche die Sonne freisetzt, andererseits auch von der Position, welche die Erde gegenüber der Sonne einnimmt. Ein weiterer Auslöser von Klimaschwankungen ist der Vulkanismus der Erde. Bei einem Vulkanausbruch werden riesige Mengen an Staub in die Atmosphäre geschleudert, welche die Sonnenstrahlen am Eindringen hindern, was eine Abkühlung zur Folge hat. Zusätzlich werden aber auch Gase wie Kohlendioxid (CO 2 ) und Methan (CH 4 ) freigesetzt. Diese Treibhausgase verändern die chemische Zu- Seite 13 von 51

14 sammensetzung der Atmosphäre und würden eine Erwärmung verursachen. Wie frühere Ereignisse grosser Vulkanausbrüche zeigen, führten diese zu einem Rückgang der Temperaturen. Ebenfalls ist der Energietransport der Ozeane sehr wichtig für die Energiebilanz der Erde. So können die Ozeane, dank der Umwälzung der Wassermassen von der Oberfläche bis in die Tiefe, grosse Mengen an Energie, die in der Atomsphäre überflüssig sind, aufnehmen und im Gegenzug auch Energie an die Umgebung abgeben. So haben auch Veränderungen der Meeresströmungen Klimaschwankungen zur Folge, weil der Wärmeaustausch mit der Atmosphäre verändert wird. Menschliche Ursachen: In der Atmosphäre sind verschiedene Treibhausgase von Natur aus vorhanden. Diese sind verantwortlich für die auf der Erde herrschenden Temperaturen. Diesbezügliche Berechnungen haben ergeben, dass die durchschnittliche Temperatur auf der Erde ohne die Treibhausgase bei -18 C liegen würde, statt bei den heute herrschenden +15 C. Hinzu kommen, vor allem seit der industriellen Revolution, die von den Menschen produzierten Treibhausgase. Es sind dies die Gase Kohlendioxid (CO 2 ) und Methan (CH 4 ), welche auch schon natürlichen Ursprungs vorhanden sind, zusätzlich aber auch Distickstoffoxid (N 2 O), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (FKW). Die Treibhausgaskonzentration erhöht sich bei jeglichen Verbrennungen, so zum Beispiel beim Verbrennen von Erdöl, Kohle und Gas wie auch von Holz Globaler Klimawandel Wie aus den Kapiteln Die Komplexität des Klimasystems und Gründe für Klimaveränderungen hervorgeht, war die Erde schon immer Klimaveränderungen ausgesetzt. So sind zum Beispiel die Eiszeiten durch globale Veränderungen des Klimas bedingt. Der globale Klimawandel ist eine klimatische Veränderung, die sich auf die ganze Erde auswirkt. Sie ist grossräumig durch verschiedene Ursachen ausgelöst. Jedoch sind auch bei einer allgemeinen, globalen Veränderung des Klimas nicht alle Regionen der Welt gleichermassen betroffen. So nimmt zum Beispiel die Temperatur nicht in allen Gebieten um den gleichen Wert zu (Siehe auch Abbildung 4) und auch die Niederschlagsmenge ändert sich nicht überall im gleichen Verhältnis. Im Durchschnitt haben die Temperaturen im Verlaufe des 20. Jahrhunderts um rund +0.7 C zugenommen. Die Niederschlagsmenge ihrerseits hat im Weltmittel ebenfalls zugenommen und zwar um +2,4 Prozent. Der Grund für die Zunahme der Niederschläge liegt bei der Erhöhung der Temperaturen, denn bei wärmerer Luft und höherer Oberflächentemperatur der Ozeane verdunstet mehr Wasser und so ist auch ein grösseres Niederschlagspotential vorhanden. In der folgenden Abbildung 4 sind die Abweichungen der Erdoberflächentemperatur im Jahr 2005 im Vergleich zum Mittel aus den Jahren farbig dargestellt. Seite 14 von 51

15 Abweichungen der Erdoberflächentemperaturen für 2005: Abbildung 4: Globale Abweichungen der Erdoberflächentemperaturen für Klimaveränderungen in der Schweiz Die Veränderung des Klimas betrifft die Schweiz besonders heftig. Grund dafür ist die innerkontinentale Lage des Landes. Es fehlt der ausgleichende Faktor des Meeres, welcher das Klima in meeranstossenden Gegenden stabiler halten kann. Während die Temperaturen im Verlaufe des 20. Jahrhunderts global um rund +0.7 C stiegen, lag die Schweiz mit einer Zunahme der Temperaturen um +1.3 C bis +1.7 C auf der Alpennordseite und +1 C auf der Alpensüdseite weit über dem globalen Mittel. Was die Niederschläge betrifft, hat sich in der Schweiz die jährliche Niederschlagsmenge bisher nicht bemerkenswert verändert. Es gibt immer wieder Extremwerte, diese lassen aber nicht auf die Veränderung des Klimas schliessen. Was den Niederschlag betrifft, ist in der Schweiz vor allem wichtig, wo, zu welcher Jahreszeit der Niederschlag fällt und ob dies als Schnee oder Regen der Fall ist. Auswirkungen hat die Erwärmung in der Schweiz in verschiedener Hinsicht. So schmelzen z.b. die Gletscher und es gibt Gebiete, in welchen früher Permafrost 5 herrschte, wo heute der Boden im Sommer auftaut. Weiter kommt es in den Wintermonaten öfters zu Schneemangel, was wiederum Auswirkungen auf den Tourismus, also auf die wirtschaftliche Lage der Schweiz, hat. Aber auch Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Bergstürze und Rutschungen sind seit der massiven Zunahme der Temperaturen weit häufiger vorgekommen. 4 Quelle: 5 Permafrost heisst soviel wie Dauerfrost. Permafrostboden ist demzufolge das ganze Jahr gefrorener Boden. Seite 15 von 51

16 2.3.6 Klimaindikatoren Klimaindikatoren sind Objekte oder Werte, die sich auf Grund der klimatischen Schwankungen verändern und dadurch die Klimageschichte aufzeigen. Ein Beispiel ist das temperaturabhängige Verhältnis der Sauerstoffisotope O 16 /O 18, welches die im Eis eingeschlossenen Luftbläschen aufweisen. Daraus können Wissenschaftler den Verlauf der Klimageschichte errechnen. Blätter können ebenfalls als Klimaindikatoren dienen, aber auch das Verhalten der Tiere kann auf Veränderung des Klimas hinweisen. Zum Beispiel brüten manche Vögel früher und passen so ihre Lebenszyklen den äusseren sich verändernden Einflüssen an. Seite 16 von 51

17 3 Methoden Um meine Arbeit durchzuführen, verwendete ich folgende Methoden: Einerseits benutzte ich den Sommerferien während 5 Tagen die Computersysteme des Instituts für Geologie der Universität Bern. Dort bearbeitete ich mit dem Programm ESRI ArcMap verschiedene Landeskarten. Zusätzlich verbrachte ich einen Tag auf dem Sustenpass beim Steingletscher. Dort lokalisierte ich anhand des Global Positioning Systems (GPS) und Fotografien den heutigen Gletscherstand (Stand 2006). Ebenfalls machte ich die Bilder für den Fotovergleich. 3.1 Arbeit am Institut für Geologie der Universität Bern Das Ziel meiner Arbeit am Institut für Geologie der Universität Bern war es, die Gletscherstände verschiedener Jahrgänge zu erfassen und auszuwerten. Ich wollte anhand von Landeskarten verschiedener Jahrgänge herausfinden, wie sich der Steingletscher von 1861 bis 2006 verhalten hat, um schliesslich aufzeigen zu können, wann der Gletscher welche Flächen- und Längenverluste aufzuweisen hat. Dazu waren die in den folgenden Unterkapiteln beschriebenen Arbeitsschritte notwendig Karten scannen In einem ersten Schritt scannte ich die Landeskarten der Jahrgänge 1999, 1967, 1894 und 1875, sowie eine Karte von Den so erhaltenen Kartenbildern gab ich nun als Information, dass sie dem schweizerischen Koordinatensystem entsprechen (Siehe Koordinatensystem definieren ). Im Programm ArcMap der Firma ESRI konnten diese Karten nun bearbeitet werden. Alle folgenden Schritte erfolgten im Programm ArcMap Koordinatensystem definieren Für alle Kartenschichten (Jahrgänge) wurde nun das Koordinatensystem definiert. Dies ist das in der Schweiz meist verwendete Landeskoordinatensystem CH1903LV03. Das Programm ArcMap kennt verschiedene Koordinatensysteme. Durch das Wählen des Schweizerischen Koordinatensystems weiss das Programm, dass in Metern gerechnet wird. Zusätzlich ordnet es den Karten Bildkoordinaten zu. Diese Bildkoordinaten stimmen jedoch nicht mit den echten Landeskoordinaten der Punkte überein. Die Karte liegt nun irgendwo in einem vom Programm definierten Bildkoordinatensystem. Um dies zu korrigieren, müssen der Karte nun die richtigen Landeskoordinaten zugeordnet werden. Seite 17 von 51

18 3.1.3 Georeferencing Georeferencing oder georeferenzieren bedeutet den gescannten Karten die richtigen Landeskoordinaten zuzuordnen. Bei den Karten der Jahrgänge 1999 und 1967 geschieht dies wie folgt: Dem Programm werden für die Kreuzungspunkte des Koordinatennetzes der Karte, deren wahre Landeskoordinaten man kennt, die tatsächlichen Landeskoordinaten eingegeben. Das Programm verschiebt die Karte dann zu den neuen Koordinaten. Damit möglichst alle Fehler und Ungenauigkeiten ausgeglichen werden, bestimmt man sämtliche Kreuzungspunkte neu. Das Programm rechnet schliesslich auch die durchschnittlichen Abweichungen. Bei den Jahrgängen 1894 und 1875 ist das Koordinatennetz auf den Karten nicht eingezeichnet. In diesem Fall müssen Punkte (z.b. Höhenpunkte) der Karte von 1894, bzw denselben Punkten der Karte von 1999 zugeordnet werden. Daten aus meinem Georeferencing: Karte Transformationsart Total RMS Error (in [m]) rd Order Polynomial rd Order Polynomial rd Order Polynomial rd Order Polynomial nd Order Polynomial Transformationsarten: Die Karte kann schliesslich auf drei verschiedene Arten transformiert werden. 1st Order Polynomial (Affine Transformation): Die Karte wird nur geschoben. 2nd Order Polynomial: Die Karte wird in einen Bogen gespannt. 3rd Order Polynomial: Die Karte wird in Wellen gelegt. Es wird jeweils jene Transformationsart angewandt, welche zur geringsten mittleren Abweichung führt. Zu den mittleren Abweichungen: Die Abweichungen sollten am Schluss möglichst klein sein. Um diese zu überprüfen, rechnet das Programm den so genannten total root mean square error 6 (Total RMS Error; in Metern). Der Total RMS Error zeigt die mittlere Genauigkeit der Lage der Karte, welche man referenziert. Das Programm stellt eine Tabelle aller Punkte zusammen und rechnet für alle 6 root mean square error bedeutet die Mittlere quadratische Abweichung Seite 18 von 51

19 Punkte die Genauigkeit. Wenn einige Punkte falsch gesetzt sind, kann man diese löschen und so die mittlere Genauigkeit verbessern. Die grossen Unterschiede des RMS-Fehlers der Karten sind darauf zurückzuführen, dass bei den Karten von 1894 und 1875 kein Koordinatensystem eingezeichnet ist und demzufolge die Georeferenzierung weniger genau erfolgen konnte. Ausserdem sind diese Karten älter, was darauf schliessen lässt, dass die Karten weniger genau aufgenommen und gezeichnet sind, als die neueren, da damals noch mit weniger präzisen Methoden gearbeitet wurde. Die Karte von 1970 ist ein Sonderfall (Siehe auch Kapitel 4 Auswertungen ), da es sich bei dieser Karte nicht um eine Landeskarte handelt, sondern um eine von Hand gezeichnete Karte, welche wenige gemeinsame Punkt mit den Landeskarten aufweist. Fehlerquellen: Die Karte wurde zuerst kopiert und anschliessend gescannt. Wenn die Karte beim Kopieren oder Scannen nicht flach liegt, kann dies zu Abweichungen führen. Es ist möglich, dass die Karte selbst schon Ungenauigkeiten aufweist. Das heisst, dass es beim Zeichnen der Karte Fehler oder Ungenauigkeiten gab. Zusätzlich kommen noch Ungenauigkeiten beim Georeferencing hinzu. Also Punkte, welche nicht genau auf die richtige Stelle gezogen worden sind Editieren Als Editieren wird das Überarbeiten der Karten bezeichnet. Bei meiner Arbeit entsprach das Editieren dem Nachzeichnen der Grenzen des Gletschers. Daraus ergibt sich dann ein Polygon 7. Beim ersten Gletscher muss der gesamte Umfang von Hand nachgezeichnet werden. Ab dem zweiten Jahrgang können Stellen, an welchen sich der Gletscher nicht verändert hat, übernommen werden. Das Programm rechnet dann die Fläche des Polygons, welche der Fläche des Gletschers entspricht. Hiermit hat man bereits den ersten Vergleich zwischen den verschiedenen Jahrgängen. Um den Gletscherstand des Jahres 2006 zeichnen zu können, musste ich mich auf die Beobachtungen im Gelände stützen (Siehe: 3.2 Arbeit beim Steingletscher (Exkursion vom ) ). Anhand der gewonnenen Koordinaten und der Fotos konnte ich den Gletscherstand von 2006 als Linie (nicht als Polygon) einzeichnen. Bemerkung zu Flächen in der Wirklichkeit und deren Abbildung auf einer Karte: Erfasst man die Fläche eines nicht ebenen Geländes auf einer Karte, entspricht die Fläche, welche man erhält, nicht der wahren Fläche des Gebiets. Eine Karte ist normalerweise eine Senkrechtprojektion der abgebildeten Geländeformen. Ein steiles Gebiet wird auf einer Karte als kleinere Fläche abgebildet als ein gleich grosses ebenes Gebiet. Im Umfang meiner Arbeit war es jedoch nicht möglich, auf diesen Aspekt ebenfalls Rücksicht zu nehmen. Um die Fläche genauer zu erfassen, hätte ich mit 3D-Modellen oder Stereo-Luftbildern arbeiten müssen. 7 Das Wort Polygon kommt aus dem Griechisch und bedeutet Vieleck. Ein Polygon erhält man wenn man mindesten drei Punkte so miteinander verbindet, dass eine geschlossene Figur entsteht. Seite 19 von 51

20 3.2 Arbeit beim Steingletscher (Exkursion vom ) Am konnte ich an einer Exkursion von Herrn Professor Schlüchter teilnehmen. Vormittags machten wir eine Wanderung vom Hotel Steingletscher über In Hublen (wo man eine schöne Aussicht über den Gletscher und die alten Moränen hat) bis zum Steinlimigletscher, wo wir dann noch ein Stück weit über den Gletscher emporstiegen. Danach gings hinunter zum Steinsee und zum Gletschertor des Steingletschers. Dort verliess ich die Gruppe und führte meine eigenen Messungen durch. Mit einem GPS-Empfänger (Garmin etrex VISTA Color (Handgerät)) speicherte ich an verschiedenen Punkten die Schweizer Landeskoordinaten der Gletscherzunge. Dafür musste ich zum Teil über die Gletscherbächli springen, was nicht ganz ungefährlich war. Zusätzlich registrierte ich die Koordinaten des Moränenwalls von 1991, welcher deutlich zu sehen ist. In der folgenden Tabelle habe ich alle Punkte aufgeführt, die für meine Arbeit relevant sind. Manche Punkte hatte ich doppelt und manche Punkte waren überflüssig. Diese habe ich in der Tabelle gestrichen. Deshalb weist die Nummerierung Lücken auf. In der Spalte Bemerkung habe ich bei allen Punkten angeführt, wo sie liegen. 8 Abbildung 5: Steingletscher Foto: Franziska Gerber, 2006 Seite 20 von 51

21 Gemessene Koordinaten: Nr. Datum / Zeit Y [m] X [m] H [m] Bemerkung :46 676' '879 1'914 Gletscher Westen :49 676' '866 1'916 Gletscher Westen :54 676' '827 1'921 Gletscher Westen :25 676' '192 1'927 Moräne :27 676' '175 1'935 Moräne :30 676' '114 1'937 Gletscher Osten :31 676' '103 1'935 Gletscher Osten :32 676' '076 1'933 Gletscher Osten 8 9 Gletscher Osten Gletscher Westen 6 Abbildung 6: Koordinatenpunkte Gletscher Mit den so gemessenen Koordinaten und den Fotos, welche ich im Gelände gemacht habe, konnte ich später am Institut für Geologie den heutigen Gletscherstand in die Karte einzeichnen. Nachdem ich die Daten für die Lage der Gletscherzunge hatte, traf ich Herrn Professor Schlüchter wieder und wir wanderten nochmals zurück auf In Hublen, wo ich von den Standorten aus, von welchen 1899 ein Fotograph Bilder machte, dieselben Ausschnitte zum Vergleich fotografieren wollte. Auch bei diesen Punkten speicherte ich wiederum die Koordinaten auf dem GPS-Empfänger. Seite 21 von 51

22 Weil ich manche Punkte doppelt gespeichert habe, sind in der Tabelle nur die relevanten Daten mit der Bemerkung, welches Panorama von welchem Punkt aus aufgenommen ist, aufgeführt. Gemessene Koordinaten: Nr. Datum / Zeit Y [m] X [m] H [m] Bemerkung :26 675' '998 2'084 Panorama :34 675' '048 2'076 Panorama :43 675' '154 2'090 Panorama :47 675' '133 2'093 Panorama Abbildung 7: Koordinatenpunkte Fotos Seite 22 von 51

23 4 Auswertungen Beim Überarbeiten der Auswertungen meiner Karten musste ich feststellen, dass der Gletscherstand von 1970 unbrauchbar ist. Die Karte, die ich für den Stand 1970 gebraucht habe, war aus einer Arbeit über den Steingletscher und der Gletscherstand aus einer selbst gezeichneten Karte. Diesen liess ich deshalb weg. Später beim Auswerten der Gletscherstände und beim Vergleich mit anderen Quellen wurde mir klar, dass auch der Gletscherstand von 1894 nicht stimmen kann. Durch weitere Recherchen kam schliesslich heraus, dass der Gletscherstand auf der Karte von 1894 nicht nachgeführt wurde. Es handelt sich also um denselben Gletscherstand wie Ich erfuhr zusätzlich, dass zwischen 1861 und 1959 die Gletscherstände durch die swisstopo nie nachgeführt wurden. Zusätzlich kam ich zu einer Feldkarte, in welcher der Gletscherstand von 1916 von Hand eingetragen ist. Diesen konnte ich aber nicht mehr erfassen, weil ich dazu nochmals die Computersysteme des Instituts für Geologie der Universität Bern benötigt hätte. Trotzdem habe ich im folgenden Teil die Auswertungen für den Jahrgang 1894 in der Arbeit stehen gelassen, da sie demonstrieren, dass es einige Ungenauigkeiten gibt, welche auf dem Zeichnen der Karten aber auch auf dem Georeferenzieren basieren können. Damit aber deutlich hervorkommt, dass die Angaben des Jahrgangs 1894 nicht stimmen, sondern eigentlich mit denjenigen von 1861 übereinstimmen, habe ich die Werte jeweils rot markiert. Aufgrund dieser Karte wurde ich darauf aufmerksam, dass irgendetwas nicht stimmen kann: Abbildung 8: Gletscherzungen 9 Ausserdem sieht man auf dieser Karte sehr schön, dass der Gletscher verschiedene Vorstösse gemacht hat, den ersten 1921 und später zwischen 1968 und 1989 den zweiten. 9 Quelle: WAGNER, Gerhart; LABHART, Toni; ROHRBACH, Rudolf; STRAUB, Rudolf: Führer durch den Gletscherpfad Steinalp am Sustenpass. Druckerei Pauli. Meiringen. Seite 23 von 51

24 4.1 Längenänderung Abbildung 9: Gletscherstände Hauptzunge Seite 24 von 51

25 Längenänderungen (eigene Messungen): Angaben in Metern Jahr Ich habe bei meiner Karte die Änderungen der Länge jeweils am vordersten Punkt der Gletscherzunge gemessen. Damit es, weil der Gletscher nicht gleichmässig schmilzt, nicht total verschiedene Längen gab, habe ich, da der Gletscher im beobachteten Gebiet in Richtung Süd-Nord ausgerichtet ist, immer in dieser Richtung gemessen (Längsrichtung). Dies schien mir sinnvoll, da der Gletscher auch in dieser Richtung fliesst. Gerade bei der Messung von 2006 gibt dies zwar ein etwas falsches Bild, weil der Gletscher vor allem im mittleren Bereich der Zunge stark zurückgeschmolzen ist. Um meine Daten zu überprüfen, verglich ich sie noch mit Daten der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der ETH Zürich (VAW), welche diese im Internet veröffentlichen. Leider musste ich feststellen, dass diese Daten nicht sehr genau mit meinen Daten übereinstimmen. Ich konnte nicht herausfinden, welchen Punkt des Gletschers das Messteam der VAW gemessen hat. So ist es ziemlich wahrscheinlich, dass die Messpunkte der VAW nicht mit meinen übereinstimmen, weil der Gletscher nicht überall gleichmässig zurückschmilzt und es daher leicht grössere Unterschiede geben kann. Wenn man meine Messungen betrachtet, sieht man, dass der Gletscher vor allem in den letzten Jahren stark zurückgegangen ist. In den fast 100 Jahren von 1861 bis 1959 schmolz der Gletscher im Durchschnitt pro Jahr um ca. 7.6 Meter. Zwischen 1999 und 2006 waren es im Durchschnitt 15.1 Meter pro Jahr. Das ist ziemlich genau die doppelte Länge pro Jahr verglichen mit dem Rückgang von 1861 bis Zu berücksichtigen ist zudem, dass der Gletscher in den letzten Jahren vor allem im mittleren Bereich der Zunge zurückgeschmolzen ist und ich die Längen an der vordersten Spitze gemessen habe. Dies bedeutet, dass der Gletscher in diesem Bereich noch mehr als 15.1 Meter an Länge verloren hat. Seite 25 von 51

26 4.2 Flächenänderung Jahr Fläche (in ha) Flächen- Änderung (in ha) Die grössten Änderungen der Fläche (Siehe Abbildung 10) entstanden im Bereich der Zunge, sowohl beim Steingletscher (rot) als auch beim Steinlimigletscher (gelb). Die Flächenänderung ist jedoch beim Steinlimigletscher noch viel markanter. Auch hat der Steinlimigletscher im höher gelegenen Bereich ein beachtliches Stück an Fläche verloren (grün). Abbildung 10: Flächenvergleich 1894 und 1959 Wenn man die Flächenänderung aller Jahrgänge (Siehe Abbildung 11 und Abbildung 12) miteinander vergleicht, stellt sich heraus, dass sich die Fläche im Bereich der Zunge des Steinlimigletschers immer etwas stärker zurückgebildet hat als die Zunge des Steingletschers. Jedoch ist die Flächenänderung in den 40 Jahren von 1959 bis 1999 nicht mehr so markant wie in den 98 Jahren von 1861 bis Seite 26 von 51

27 Die Fläche hat in fast hundert Jahren um ha abgenommen, das wären rund 4 Hektaren pro Jahr. In den 40 Jahren von 1959 bis 1999 hat der Gletscher 17.8 ha an Fläche verloren. Dies ergibt nur ha, also etwa eine halbe Hektare, pro Jahr. Der Grund dafür liegt wohl in der Tatsache, dass der Steingletscher in den Jahren 1869 bis 1991 nochmals einen markanten Vorstoss gemacht und deshalb während dieser Zeit die Fläche wieder zugenommen hat. Ein weiterer Grund könnten auch die topographischen Verhältnisse sein. Die grosse Fläche, welche der Steinlimigletscher im Bereich der Zunge in der Zeit von 1861 bis 1959 verloren hat, befand sich in ziemlich flachem Gebiet. Wenn es also wärmer wurde, hatte dies auf die ganze Fläche denselben Einfluss. Liegt der Gletscher hingegen in steilerem Gebiet, so ist nicht die gleich grosse Fläche betroffen, weil es mit zunehmender Höhe immer kälter wird. Dasselbe gilt auch für die Zunge des Steingletschers. Auch sie befand sich in ziemlich ebenem Gebiet. Jedoch liegt ihr Ende auch heute noch in einer eher ebenen Fläche. Hinzu kommen auch der Winkel der Sonneneinstrahlung, sowie die Exposition des Hangs. Auf Grund der Ausrichtung des Gletschers herrscht nie direkte Sonneneinstrahlung auf den steileren Hängen und somit ist die Wirkung durch die Sonneneinstrahlung vor allem in den flachen Gebieten bedeutend. Ausserdem sind die Flächen steilerer Hänge in meinen Auswertungen als zu kleine Flächen berechnet (Siehe Kapitel Editieren ). Dies erklärt aber noch nicht, wieso der Steinlimigletscher von 1861 bis 1959 eine soviel grössere Fläche Eis verloren hat als der Steingletscher. Eine Erklärung für den grossen Flächenverlust des Steinlimigletschers könnte die Rückstrahlung durch den Taleggligrat sein. Scheint die Sonne, trifft sie auf den Grat, von dort werden die Strahlen reflektiert und treffen dann zusätzlich zur direkten Einstrahlung in die Ebene, in welcher früher der Steinlimigletscher lag. Ausserdem ist der Einfluss des Schattenwurfes der umliegenden Berggipfel und grate auf die beiden Gletscher unterschiedlich. Seite 27 von 51

28 Abbildung 11: Flächenvergleich aller Jahrgänge Seite 28 von 51

29 Abbildung 12: Flächenvergleich aller Jahrgänge Seite 29 von 51

30 4.3 Volumenänderung Eine Aussage über die Änderung des Volumens der Eismasse lässt sich anhand meiner Auswertungen der Landeskarten nicht machen. Es lässt sich aber vermuten, dass das Volumen im Verhältnis noch stärker abgenommen hat, als die Fläche und die Länge. Diese Aussage lässt sich mit einem Fotovergleich (Siehe Abbildung 13) belegen. Auf den Fotos habe ich verschiedene identische Punkte gesucht (rot markiert). Somit konnte ich auf beiden Fotos den gleichen Ausschnitt wählen. Mit weiteren gleichen Punkten konnte ich dann auf dem Bild von 2006 die ungefähre Lage des Gletschers im Jahre 1899 einzeichnen (blau). Auf dem Fotovergleich sieht man, wie viel Eis der Gletscher seit 1899 in der Höhe verloren hat. Heute ist der Gletscher in diesem Bereich nicht viel schmaler als Es zeigt sich also, dass er nicht sehr viel Fläche verloren hat. Hingegen ist sein Volumen um ein beträchtliches Stück kleiner geworden. Grund dafür ist, dass der Gletscher durch ein Tal hinunter fliesst und somit beim Abschmelzen vor allem in der Dicke zurückgeht und nicht in der Breite. Seite 30 von 51

31 Abbildung 13: Fotovergleich 1899 und 2006 Seite 31 von 51

32 4.4 Vergleich Fotos Am Institut für Geologie verglich ich die Bilder von 1899 mit denjenigen, welche ich selbst gemacht hatte (Siehe Abbildung 14). Dies war nicht ganz einfach, denn meine eigenen Bilder und die alten Bilder waren nicht mit derselben Brennweite aufgenommen worden und stellten daher nicht den gleichen Ausschnitt dar. Mit dem Panorama 3 (in der Tabelle mit den gespeicherten Koordinaten unter Bemerkung aufgeführt) und dem einen Panorama von 1899 konnte ich schliesslich einen Bildvergleich erstellen. Um die Panoramas als Bildvergleich darzustellen, musste ich zuerst die alten Bilder scannen. Anschliessend fügte ich diese mit dem Programm Adobe Photoshop so aneinander, dass sie einigermassen passen. Da die Aufnahmen gegen den Rand hin etwas dunkler sind, hat es auf dem Panorama auch zwei dunklere Streifen gegeben. Auch für das Panorama, welches ich selbst aufgenommen habe, musste ich meine Bilder zuerst zusammenfügen. Anschliessend kam die schwierigste Aufgabe, welche ich bei diesen Fotovergleichen zu bewältigen hatte. Ich musste verschiedene Punkte des alten Panoramas mit Punkten meines eigenen Bildes identifizieren. Und anschliessend musste ich den Ausschnitt aus meinem Panorama so wählen, dass er etwa mit dem Ausschnitt des alten Panoramas übereinstimmt. Anhand der Hügel links hinten im Bild und der Runsen am Hang konnte ich schliesslich den zugehörigen Ausschnitt festlegen. Auf den folgenden Fotos habe ich die identischen Stellen markiert. Abbildung 14: Fotovergleich 1899 und 2006 Seite 32 von 51

33 Auf diesem Bildvergleich sieht man sehr klar, dass der Gletscher in den 107 Jahren von 1899 bis 2006 um ein grosses Volumen zurückgeschmolzen ist. Auch ist deutlich zu erkennen, dass die alten Moränenhügel (hellblaue Markierung vorne rechts im Bild) seit damals überwachsen wurden. Was einst noch allein aus Schuttablagerungen bestand, ist heute von grünen Pflanzen überwachsen. Sehr gut kann man dies auf der gegenüberliegenden Hangseite beobachten, wo auf dem alten Foto noch alles sehr sandig und steinig ist und auf dem Foto von 2006 zumindest an manchen Stellen etwas Gras wächst. Im Weiteren belegt die Aufnahme von 1899 die Tatsache, dass der Steinsee damals noch nicht bestanden hat, weil das Gebiet des Sees vergletschert war. Auf Grund dieses Bildvergleichs sieht man also, dass der Gletscherrückgang auf das Landschaftsbild deutliche Auswirkungen hat. Was anfangs von Eis des Gletschers bedeckt ist, wird zuerst zu einer sandigen und gerölligen Wüste, später wird das Gebiet von den ersten Pionierpflanzen überwachsen. Hinzu kommt auch der Steinsee, der der Landschaft einen anderen Charakter verleiht. 4.5 Vergleich mit Klimakurven Um einen Vergleich von Klimakurven mit der Längenänderung des Steingletschers zu machen, habe ich Klimakurven von Engelberg gewählt, weil dies die nächst gelegene Messstation war, die ich finden konnte. Abbildung 15:Temperatur- und Niederschlagskurve Engelberg 10 Zu den Abbildungen: Temperaturkurve (links): Langjähriger Verlauf der Jahresmitteltemperatur (Mittel Januar-Dezember). Für jede Station sind die Werte von Jahr zu Jahr, das Mittel über 20 Jahre (rot) sowie der lineare Trend angegeben. Die Skalierung umfasst immer 8 Grad Celsius. 10 Niederschlagskurve (rechts): Langjähriger Verlauf der Jahresniederschläge (Summe Januar- Dezember). Für jede Station sind die Werte von Jahr zu Jahr, das Mittel über 20 Jahre sowie der lineare Trend (sofern signifikant) angegeben. Die Skalierung umfasst soweit als möglich 1400 mm Quelle: end.par.0001.downloadfile.tmp/dasschweizerklimaimtrend.pdf Seite 33 von 51

34 Beim Betrachten der Temperatur- und der Niederschlagskurve habe ich festgestellt, dass sich eigentlich nur die Temperaturen tendenziell verändert haben. Bei den Niederschlägen sind die Schwankungen seit 1861 immer etwa gleich geblieben. Deshalb werde ich mich für den Vergleich mit der Längenänderung des Gletschers allein auf die Temperaturänderung stützen. Abbildung 16: Änderung der Zungenlänge des Steingletschers Beim Betrachten der Längenänderungskurve (Siehe Abbildung 16) fällt auf, dass der Gletscher zu zwei Zeitpunkten nochmals vorgestossen ist, nämlich zwischen ca und ca Auch haben die Temperaturen zu zwei Zeitpunkten kleinere Werte angenommen, als der lineare Trend vorschreiben würde. Und zwar etwa von und von Es scheint tatsächlich Parallelen zwischen diesen zwei Verläufen zu geben. Einerseits dauerte die erste etwas kühlere Periode ca. 12 Jahre. Der Gletscher seinerseits stiess das erste Mal während rund 9 Jahren vor. Die zweite Periode tieferer Temperaturen dauerte ca. 20 Jahre und der Gletscher stiess während etwa 22 Jahren wieder vor. Der erste Vorstoss begann ca. 29 Jahre nachdem die Temperaturen etwas sanken, der zweite Vorstoss jedoch zeichnete sich schon 9 Jahre nach dem Einsetzen des Temperaturrückgangs, ab. Dies ist ziemlich erstaunlich, denn ich hätte erwartet, dass die Gletscher immer etwa nach derselben Zeit auf Schwankungen der Temperaturen reagieren. Bei genauerem Hinsehen habe ich festgestellt, dass die Temperaturen zwischen 1902 und 1912 ebenfalls etwas tiefer lagen als die Tendenz der Zunahme. Nimmt man nun diese tieferen Temperaturen als Ursache für den ersten Vorstoss von , haben wir wieder etwa 10 Jahre bis der Gletscher reagiert hat und die Dauer des Vorstosses stimmt auch mit der Dauer der kühleren Periode überein. 11 WAGNER, Gerhart; LABHART, Toni; ROHRBACH, Rudolf; STRAUB, Rudolf: Führer durch den Gletscherpfad Steinalp am Sustenpass. Druckerei Pauli. Meiringen. Seite 34 von 51