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Bestimmung der Eismächtigkeitsverteilung dreier Gletscher der Hohen Tauern auf Basis von Ground Penetrating Radar (GPR) Daten

Binder, Daniel (2009) Bestimmung der Eismächtigkeitsverteilung dreier Gletscher der Hohen Tauern auf Basis von Ground Penetrating Radar (GPR) Daten.
Diplomarbeit, Universität Wien. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Brückl, Ewald

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29755.95993.835660-2
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Abstract in Deutsch

Eine der augenscheinlichsten Konsequenzen des derzeitigen Klimawandels ist der rapide Rückgang vieler Gletscher. Quantitative Gletscherbeobachtungen sind in der laufenden Klimadiskussion notwendig um die Rückkopplungseffekte zwischen Klima und Gletscher zu verstehen. Neben der Massenbilanzierung spielt das Bestimmen des Gesamteisvolumen und dessen Verteilung eine wichtige Rolle um Gletschermodelle sinnvoll anzutreiben. Interaktionen zwischen Klimawandel und Gletscherdynamik können aufgrund von physikalischen Gletschermodellen verstanden und rekonstruiert werden. Erst auf Basis derartiger Modelle kann man wissenschaftlich korrekte Zukunftsprognosen für Gletscher abgeben. Ökonomische und logistische Einschränkungen bei Eisdickenmessungen auf schwer zugänglichen Gletschern haben aber oft eine unregelmäßige und spärliche Datenverteilung zur Folge. Auf derartigen Datengrundlagen liefern Standardinterpolationsmethoden häufig kein zufriedenstellendes Ergebnis. Die hier vorgstellte Studie beschäftigt sich mit drei Gletschern in der 'Hohen Tauern'-Region in den Ostalpen Zentralösterreichs. Der Wurtenkees (0.82 km2) am Schareck (3123 m) und der Goldbergkees (1.42 km2) sowie der Kleinfleisskees (0.87 km2) am Sonnblick (3106 m). Die Massenbilanz wird für den Wurtenkees seit 1982, für den Goldbergkees seit 1988 und für den Kleinfleisskees seit 1998 jährlich bestimmt. In einem Zeitraum von 2002-2004 wurden 4 Ground Penetrating Radar (GPR) Messkampagnen durchgeführt, um für die drei Gletscher Gletscherbett- sowie Eismächtigkeitskarten zu erzeugen. Als Messfrequenz wurde 20 MHz gewählt, mit der maximale Erkundungstiefen von mehr als 100 m erreicht wurden. Die Qualität der gemessenen Daten variiert. Reflexionen des Gletscherbetts sind nicht in jeder Aufnahme eindeutig zu bestimmen. Die gewonnenen Datensätze von Gletscherbettreflexionen haben teilweise eine unregelmäßige und spärliche Datenverteilung. Aufgrunddessen war ein Schwerpunkt dieser Arbeit die Entwicklung einer passenden Interpolationsstrategie. Das Ziel der Interpolationsstrategie ist das Erzeugen einer plausiblen Gletscherbetttopographie und Eismächtigkeitsverteilung auf objektive und reproduzierbare Art und Weise. Schließlich wurde die Kriging Interpolationstechnik und eine gletschermechanische Interpolationsgröße verwendet. Die interpolierten Daten wurden einer 3D-Migration unterzogen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des GPR Signals im Gletschereis wurde mit 0.16 m/ns ± 5% bestimmt. Ein geomorphologischer Interpolationsansatz stellt einen realistisch glatten Übergang zwischen gerechneten und bekannten Geländedaten sicher. Die mittleren Eisdicken der untersuchten Gletscher bewegen sich zwischen 13 m und 50 m, die maximalen Eisdicken zwischen 40 m und 164 m. Da keine direkte Validierung der gerechneten Daten möglich war, werden die Ergebnisse durch verschiedene Plausibilitätsüberlegungen gestützt.

Schlagwörter in Deutsch

Glaziologie / Gletscher / Klimawandel / Eisdicken / Eisvolumen / GPR / Georadar / Gletschermechanik / Migration / 3D Migration

Abstract in Englisch

Global warming causes an apparent rapid retreat of many glaciers worldwide. For the current climate discussion quantitaive glacier observations are necessary to understand the glacial response on climate change. Beside mass balance investigation, the determination and monitoring of total glacial ice volume and ice thickness distribution are important parameters to run reasonable glacier models. Based on physical glacier models one can understand and reconstruct interactions between climate and the complex glacier system. Only since such well trained models exist we are able to give scientific correct glacier prognosis. Often surveys on small and remote glaciers have to deal with economic and logistic restrictions. A consequence of these restrictions is a suboptimal data distribution. Spatially irregular and sparse data sets often cause scaling of volume and ice thickness distribution to pose a big challenge. The presented study focuses on 3 glaciers in the 'Hohe Tauern' region in the Eastern Alps of central Austria. The Wurtenkees (0.82 km²), located on Mount Schareck (3123 m), and the Goldbergkees (1.42 km²) and Kleinfleisskees (0.87 km²), located on Mount Sonnblick (3106 m). Mass balances are regularly determined since 1982 for the Wurtenkees, since 1988 for the Goldbergkees and since 1998 for the Kleinfleisskees. In the years 2002 - 2004, GPR was applied to determine the total ice volume and ice thickness distribution for the three glaciers. A centre frequency of 20 MHz was used in point measuring mode. Despite of variable data quality, bedrock reflections up to depths of more than 100 m were identified in the obtained data. The acquired GPR data are irregularly distributed and the spatial density is too low to calculate reasonable bedrock topography with standard interpolation approaches. Thus one main focus of this study was to develop an appropriate interpolation technique. The aim of the interpolation was to produce plausible bedrock topography and hence ice thickness distribution in an objective and repeatable way. Eventually, Kriging technique and a glacial mechanically based interpolation parameter were used. On the interpolated data 3D-Migration was applied. The GPR propagation velocity for the investigated glaciers had an average value of 0.16 m/ns ± 5%. Further a geomorphological interpolation approach yield a realistic smooth intersection between calculated and known terrain data. Mean calculated ice thicknesses for the investigated glaciers vary between 13-50 m, maximum between 40-164 m. Because no direct validation data was available, the computed bedrock topography is supported by different considerations.

Schlagwörter in Englisch

glaciology / glacier / climate change / ice thickness / total ice volume / GPR / ice radar / georadar / glacier mechanics / migration / 3D migration

Dokumentenart: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
AutorIn: Binder, Daniel
Titel: Bestimmung der Eismächtigkeitsverteilung dreier Gletscher der Hohen Tauern auf Basis von Ground Penetrating Radar (GPR) Daten
Umfangsangabe: 175 S. : Ill., graf. Darst., Kt.
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Publikationsjahr: 2009
Sprache: ger ... Deutsch
BetreuerIn: Brückl, Ewald
BeurteilerIn: Brückl, Ewald
Klassifikation: 38 Geowissenschaften > 38.70 Geophysik: Allgemeines
38 Geowissenschaften > 38.43 Gletscherkunde
38 Geowissenschaften > 38.72 Seismik
AC-Nummer: AC07928638
Dokumenten-ID: 3579
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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