Tephra influence on glacier ablation in Iceland

  • Tephraeinfluss auf Gletscherablation in Island

Möller, Rebecca; Kukla, Peter A. (Thesis advisor); Schneider, Christoph (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Ungefähr ein Drittel aller aktiven Vulkane weltweit weisen eine dauerhafte Schnee- oder Eisbedeckung auf oder liegen in direkter Nachbarschaft vergletscherter Gebiete. Im Falle einer explosiven Eruption eines solchen Vulkans können ausgedehnte Gletscherflächen in den Einflussbereich vulkanischen Fallouts geraten. Die so entstehenden supraglazialen Ablagerungen verändern wirkungsvoll die Energiebilanz an der Gletscheroberfläche. Die verringerte Albedo bewirkt eine erhöhte Energieaufnahme aus der Atmosphäre, wohingegen der thermische Widerstand der Ablagerungen die Weiterleitung dieser Energie an den Gletscherkörper selbst hemmt. Die entgegengesetzte Wirkung dieser beiden Effekte führt dazu, dass vulkanischer Fallout die Ablation eines Gletschers auf komplexe und räumlich variable Weise beeinflusst. Eine Region, in der diese Aspekte auch jenseits rein naturraumbezogener Überlegungen von besonderer Bedeutung sind, ist Island. Die Nähe wichtiger infrastruktureller Einrichtungen zu aktivem Vulkanismus und weitläufiger Vergletscherung sowie die Tatsache, dass mehr als zwei Drittel der Stromproduktion Islands aus hauptsächlich schmelzwassergespeisten Wasserkraftwerken stammt führen dort zu einer global einmaligen sozioökonomischen Relevanz. Die Arbeit verfolgt einen interdisziplinären Ansatz, der Methoden aus Geologie und physischer Geographie kombiniert, um Forschungsfragen bezüglich rezenter Eruptionen der isländischen Vulkane Eyjafjalljökull und Grímsvötn zu beantworten. Sie beschäftigt sich mit durch den vulkanischen Fallout hervorgerufenen Ablagerungen auf den benachbarten Eiskappen und legt besonderes Augenmerk auf Veränderungen im Albedomuster und in der Ablation. Hierzu werden in der Arbeit die einzelnen Glieder einer Modellkette vorgestellt, welche die relevanten Aspekte prozessual abbilden. In den Jahren 2013-2016 wurden auf Island glaziologische Feldarbeiten durchgeführt. Die dabei erhobenen Daten dienen als Basis für die Entwicklung eines Modells, das die Veränderung der Ablation unter dem Einfluss verschiedener Bedeckungen mit vulkanischen Materialien berechnet. Neue, fernerkundungsbasierte Ansätze werden entwickelt, die die Veränderungen der Albedo im Fallout-Bereich bestimmen. In ganz Island wurden Proben vulkanischer Materialien gesammelt und anschließend geologischen Laboranalysen unterzogen. Die Analyseergebnisse bilden die Grundlage zur Entwicklung eines Modells, das die Wärmeleitfähigkeit einer vulkanischen Ablagerungsschicht anhand von Materialeigenschaften abschätzt. Mit den entwickelten Methoden und Modellieransätzen kann für dünne Ablagerungen (mm-Bereich) vulkanischen Materials räumlich verteilt die albedobedingte Zunahme der Ablation unter einer solchen Ablagerung bestimmt werden. Außerdem ist es möglich für dickere Ablagerungen (cm- bis dm-Bereich) den thermischen Widerstand abzuschätzen und damit die isolationsbedingte Verringerung der Ablation unter einer solchen Ablagerung zu quantifizieren. Eine Kombination beider Verfahren ermöglicht es schließlich die volle Bandbreite des Einflusses vulkanischen Fallouts auf die Ablation eines Gletschers abzuschätzen. Sie bietet darüber hinaus das Potential zu einem Modellansatz weiterentwickelt zu werden, der aktuell noch bestehende Lücken in der Beurteilung vulkanischer Gefahren zu schließen vermag.

Identifikationsnummern

Downloads