Projektbeschreibung des ETH-Forschungsprojektes im Aletschgebiet von Franzi Glüer und Simon Löw für Naturwunder aus Eis Aletsch von Marco Volken

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Elly Weiner
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1 Projektbeschreibung des ETH-Forschungsprojektes im Aletschgebiet von Franzi Glüer und Simon Löw für Naturwunder aus Eis Aletsch von Marco Volken Glückliche Gesichter nach einer Woche Arbeit mit der Installation der Totalstation am Chatzulecher und der Montage von 30 Reflektoren an den Felswänden im Umkreis von 2 km (v.l.n.r. Franziska Glüer, Reto Seifert, Stewart Bishop, Jörg Donau, Stephan Bolay und Lorenz Grämiger). Durch den Wechsel von Warm- und Kaltzeiten waren die Felswände in der Umgebung des Grossen Aletschgletschers starken Eisschwankungen ausgesetzt. Durch die erosive Wirkung des fliessenden Gletschers und der Gletscherschmelzwässer hat sich im Quartär und vermutlich insbesondere in der letzten Million Jahre der Felsuntergrund eingetieft. Die mehrfachen Gletschervorstösse und Rückzüge seit der letzten Eiszeit (Würm) sowie die Temperatur- und Wasserdruckschwankungen haben im Bereich der heutigen Gletscherzunge zu starken Schwankungen der Spannungsverhältnisse im Untergrund geführt, welche diesen vermutlich geschwächt haben. Dies hat zusammen mit dem stellenweisen Auftreten von ungünstigen geologischen Strukturen zur Ausbildung grosser Hanginstabilitäten im Zungenbereich des Grossen Aletschgletschers geführt. Diese können heute direkt im Gelände beobachtet oder aufgrund historischer Dokumente seit der kleinen Eiszeit eindrücklich dokumentiert werden. Die Gruppe der Ingenieurgeologie unter der Leitung von Prof. Dr. Simon Löw der ETH Zürich untersucht in einem langfristigen und durch den Schweizerischen Nationalfonds unterstützten Forschungsprojekt die lang- und kurzfristige Entwicklung dieser Hanginstabilitäten im Bereich des Grossen Aletschgletschers. Das Projekt beinhaltet Rekonstruktionen der postglazialen Entwicklung des Grossen Aletschgletschers und seiner Talflanken, umfangreiche Fels- und Quellkartierungen, Messungen der heutigen Bewegungen und Verformungen der Talflanken, sowie komplexe Modellrechnungen zur Entstehung und Entwicklung der Hanginstabilitäten. Wichtige bisherige Messungen zur Interaktion zwischen Talgletscher und Talflanken umfassen zwei Tiefbohrungen mit Schmelzwasserdruckmessungen durch das 500 m mächtige Gletschereis bei Seite 1 von 7

2 Märjelen (zusammen mit der Versuchsanstalt für Wasserbau der ETH Zürich) und der Aufbau eines umfassendes geodätischen Messnetzes (unterstützt durch das Institut für Geodäsie und Photogrammetrie). Letzteres besteht aus 2 Totalstationen auf jeder Seite des Gletschers, die aus einem Tachymeter, Meteo-Sensoren, GPS-Stationen, einer autarken Energieversorgung durch Solarzellen und Kommunikation mittels Mobilfunk-Netz-Übertragung bestehen. Über 70 reflektierende Prismen können stündlich mittels automatischer Zielerkennung erkannt und überwacht werden, mehrere permanente GPS-Stationen messen dauerhaft ihre Position und Meteo-Sensoren liefern Wetterdaten alle 30 min. Sämtliche Messdaten werden in Echtzeit auf einen Server an die ETH Zürich übertragen und erlauben so eine permanente Beobachtung des Untersuchungsbereichs. Dieses Messnetz vermisst kontinuierlich die Lage und Bewegungen der Talflanken, um zum einen die Mechanismen der aktiven Felsrutschungen und zum anderen zyklische Verformungen der scheinbar stabilen Talflanken im Detail zu untersuchen. Die aktiven Hangbewegungen zeigen zum Teil irreversible Verformungen von bis zu 7 Meter pro Tag. Durch sich verändernde Grundwasserneubildungsraten und Grundwasserspiegel kann entlang von Querprofilen ein reversibles Öffnen und Schliessen der Talflanken beobachtet werden. Es konnten bereits viele Erkenntnisse im Hinblick auf das Design, die Konstruktion und den Betrieb eines solchen einzigartigen Überwachungs-Systems gewonnen werden. Erste Ergebnisse der Messdaten zeigen, dass selbst stabile Talflanken während der Schneeschmelze umkehrbaren Bewegungen im mm-cm Bereich ausgesetzt sind. Die räumlichen Veränderungen und die zeitliche Entwicklung der Hangbewegungen Driest (nördlich der Gletscherzunge) und Moosfluh (südlich der Gletscherzunge) zeigen durch die unterschiedlichen Versagensmechanismen (Gleiten und Kippen) verschiedenste Grössenordnungen an irreversiblen Bewegung (cm-m), die zusätzlich von den zuvor erwähnten reversiblen Deformation überlagert werden. Totalstation am Chatzulecher mit Tachymeter, GPS, Solarzellen, Meteo-Sensor und Kommunikations-Box entworfen und gebaut von Reto Seifert (ETHZ). Seite 2 von 7

3 Manuelles Einmessen und Anlernen der Reflektor-Punkte mit dem Tachymeter bei Driest mit Silbersand und dem Aletschwald im Hingergrund während der Installation der Totalstation im Sommer 2014 (auf dem Foto Franziska Glüer, Foto von Stefan Conzett). Manuelles Einmessen und Anlernen der Reflektor-Punkte mittels Tachymeter bei Driest während der Installation der Totalstation im Sommer 2014 (auf dem Foto Franziska Glüer, Foto von Stefan Conzett). Seite 3 von 7

4 Um die genaue Bewegung von Punkten zu messen, werden Reflektor-Prismen in den Felswänden installiert. Hier ist F. Glüer, Promotionsstudentin der ETH Zürich, beim Einbohren eines Reflektors in den steilen Felswänden in der Moosfluh zu sehen. (Foto von Stefan Conzett) Um die genaue Bewegung von Punkten zu messen, werden Reflektor-Prismen in den Felswänden installiert. Hier ist F. Glüer, Promotionsstudentin der ETH Zürich, beim Einbohren eines Reflektors in den steilen Felswänden im Silbersand zu sehen. (Foto von Stefan Conzett) Seite 4 von 7

5 Wartungsarbeiten sind bei der extremen Wetter- und Temperaturschwankungen ausgesetzten Totalstation am Chatzulecher häufig notwendig. Hier wird eine stärkere Antenne zur besseren Übertragung der Messdaten von Reto Seifert und Franziska Glüer eingebaut (Foto mit Selbstauslöser von mir). Wartungs- und Reparaturarbeiten sind bei der extremen Wetter- und Temperaturschwankungen ausgesetzten Totalstation bei Driest häufig notwendig. Hier wird im Winter ein neuer Neigungssensor durch Franziska Glüer Seite 5 von 7

6 eingebaut (Foto von Stefan Conzett). Im Mai 2015 nach der Schneeschmelze begann der Hang zwischen Kalkofen und Silbersand aufzureissen und bildete teilweise mehrere Meter tiefe Risse. Dank dem bereits existierenden Überwachungssystem konnten in dem instabilen Hang zusätzliche Reflektoren installiert und so die Hangbewegungen mit mm-genauigkeit beobachtet werden. Seite 6 von 7

7 Reto Seifert und Stewart Bishop (ETH Zürich) während der Installation der Totalstation am Chatzulecher mit GPS-Antenne, Tachymeter, Solarpanelen, Meteo-Sensoren und Kommunikations-Box. Seite 7 von 7

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