551.579.3

(Inst i tuv fiir Meteorologie und Geophysik der Universit/~t Innsbruck 1)

Hydrometeorologische Ergebnisse aus AbfluBmessungen im Bereieh des IIintereisferners ((}tztaler Alpen)

in den Jahren 1957 bis 1959 Von

Herbert Lang Mit 7 Tex tabb i ldungen

( Eingegct~gez~ am 2. Juni 1965)

Zusammenfassung. W~hrend der In te rna t iona len Geophysikal ischen J a h r e 1957 bis 1959 wurde an einer PegelmeBstelle bei 2287 m H6he der Ab- fluB v o m Hintereis- und Kesselwandferner registriert . I m vorl iegenden Ar- bei tsberieht sollen spezifisehe Merkmale des Abflusses aus dem zu 58~o vergletscher ten Einzugsgebie t (26,6 k m 2) im Zusammenhang mi t den meteoro- logisehen Bedingungen dargestel l t werden.

Der Jahresabf lug be t rug im I-Iaushaltsjahr 1957/58 1848 m m und im Haus- hal ts jahr 1958/59 1770 ram; bedingt dureh den s tark nega t iven Massenhaus- hal~ der Gletseher war die Gletseherspende mit 24~o bzw. 2 0 ~ des Jahres- abflusses augergewShnlieh hoeh. Der Win te rabf lug (Oktober bis Mgrz) be~rug nu t 5O/o bzw. 10~ des Jahresabflusses; die drei Sommermona te Ju l i bis Sep- t ember l ieferten dagegen 760/o bzw. 720/o . Der gr6gte Monatsabflufl wurde im Augus t 1958 mi t 575 ram, im Ju l i 1959 mi t 559 m m registriert .

Die H~iufigkeitsverteilung der TagesabfluBmengen fiir das J a h r 1957/58 liel3 eine Andauer des Niedrigwassers mi t Tages-Mit te lwer ten kleiner als 18,8 1/s km 2 (0,5 m3/s) yon 217 Tagen (Oktober bis lViai, 59% des Jahres) erkennen. Gr6gere Tagesabfli isse als 225 1/s km z (6,0 m~/s) kamen nur im Ju l i und August vor. Als M a x i m u m wurden Abf lugwer te bis zu 640 1/s k m ~ Gletseher- fl~iche im Tagesmi t te l erreieht, entspreehend 55 m m AbflughShe yon den Sehnee- und EisfI~iehen. Der exponentiel le AbfalI der Abflul]ganglinie v o m Herbs t zum Min imum im Fr i ih jahr deu te t an, dab es sieh be im Winterwasser vorwiegend u m das verz6gerte AbflieBen yon in den Gletsehern zuriiekge- ha l t enem Sehmelzwasser aus der vorangegangenen Ablat ionsper iode handel t .

Die ftir diesen Ber ieht erforderliehe weitere Bearbe i tung der AbfluB- daten und die Fer t igs te l lung des Manuskriptes wurde dem Verfasser im Rah- men seiner T/ i t igkei t bei der Kommiss ion fiir Glaziologie an der Bayer isehen Akademie der Wissensehaf ten erm6glieht , wofiir an dieser Stelle gedankt sei.

H. LANG: Abflugmessungen im Bereich des Hintereisferners 281

Das Ansteigen der Wasserfiihrung naeh dem Beginn der Schneesehmelze im Friihj ahr erfolgt wegen des Wiedergefrierens von Sehmelzwasser und wegen des l%etentionsvermSgens der Sehneedeeke mit einiger Verz6gerung.

Die unperiodischen Sehwankungen im Abfluggang stehen in engem Zu- sammenhang mit Wettervorg~ingen, wobei Sehneeniedersehl~igen die gr6gte Bedeutung zukommt, weil die hohe Albedo einer Neusehneedeeke die Ablation auf den Gletsehern tagelang fast v611ig unterbreehen kann. Aus zweistiindigen Mittelwerten wurde fiir die Monate Juni bis September der mittlere Tages- gang der Wasserffihrung ermittelt . Die Vrsache fiir das friihere Eintreten des t~gliehen Abflul3maximums im Spiitsommer diirfte verminderte Abflnt3ver- z6gerung sein. Die Beziehung zwisehen den AbfluBwerten der Pegel Steg- Hospiz nnd Vent l~igt einen Jahresgang erkennen.

Summary. During the International Geophysical Years 1957--1959 the run-off from IZIintereisferner and Kesselwandferner was recorded by a stream gauge installed at an altitude of 2287 m. a. s. 1. The annual run-off in relation to mass budget and precipitation has already been reported in [10, 11]. In the present report eharaeteristie features of run-off from a catchment area (26.6 km ~) glaciated to 58 per cent shall be discussed with regard to the meteorological conditions.

In the budget years 1957/58 and 1958/59 the yearly run-off was 1848 mm and 1770 mm, respectively. Owing to the strongly negative mass budget of the glaciers the glacier quota of 24 per cent and of 20 per eent, respec- tive/y, of the annual r~m-off was exceptionally high. Winter run-off (October to I~Iareh) amounting to 5 per cent and to 10 per cent, respectively, of the yearly run-off was only small while Ju ly to September supplied 76 per cent and 72 per cent, respectively. The maximum monthly run-off was recorded in August 1958 with 575 mm, and in Ju ly 1959 with 559 ram.

The frequency distribution of the daily run-off in 1957/58 showed a period of low run-off during 217 days (October to May, 59 per eent of the year) with daily means below 18.8 1/s km e (0.5 m3/s). Daily run-off exceeding 225 1/s km 2 (6.0 m3/s) occurred only in Ju ly and August. Daily means exceeding 338 1/s km 2 (9.0 m3/s) were recorded only three times in July. The maximum daily means of run-off were up to 640 1/s km 2 of glacier surfaee which cor- responds to 55 mm of run-off from the snow and ice surfaces. The highest two hourly mean value was 950 I/s km e of the glacier surface. The exponen- tial decrease of the run-off curve from fall to the minimum in spring indicates that win?ser water consists mainly of the delayed run-off of melt water stored in the glaciers during the preceding ablation period. Owing to the refreezing of the melt water and to the storage capacity of the snow cover run-off is somewhat delayed after the snow melt has set in.

The aperiodic variations in the run-off are closely related to weather conditions. Snow falls are of primary importance as the high albedo of a fresh snow cover may interrupt ablation on glaeiers almost completely for days. The mean daily variat ion of run-off was determined from two-hourly mean values for the period June to September. The early occurrence of the daily run-off maximum in late summer is probably due to a reduced delay in the run-off. The relation between the run-off values recorded at the water gauges Steg- Hospiz and Vent indicates an annual variation.

N~snmg. Pendant les Annges G6ophysiques Internationales de 1957 1959 l'6coulement du Hintereisferner et du Kesselwandferner a gt6 enregistr6 par un limnigraphe instMl~ ~ une altitude de 2287 m. Un rapport a d6j~ 6t6

282 H. LANG:

pr6sent6 dans [10, 11] sur l '6eoulement annuel en rapport avec le bilan hy~'o- logique du bassin. Dans le present rapport il sera trait~ des earaet6res spdci- fiques de l '6eoulement d 'un bassin dont 58% sont reeouverts par le glacier, lesquels seront mis en rapport avec les conditions m6t~orologiques.

L'gcoulement annuel au cours de l'arm~e hydrologique 1957/58 a ~t6 de 1848 mm et dans l'ann~e hydrologique 1958/59 de 1770 ram. L'eau libgrge par la perte de substance glacigre reprgsente 24:0/o pour 1957/58 et 20% pour 1958/59 de l 'gcoulement annuel. Les pourcentages extr6mement 61ev6s doivent ~tre attribu~s au bilan fortement n~gatif des glaciers. L'dcoulement d'hiver (Octobre ~ Mars) repr6sentant 5% pour l'annge 1957/58 et 10% pour 1958/59 de l '6eoulement armuel a 6t6 petit tandis que les trois mois d'~t6 (Jui l le t~Septembre) fournissaient 76% (1957/58) et 72% (1958/59). L'@eoule- ment mensuel le plus 61ev~ a 6t6 enregistr~ en A6ut 1958 avec 575 ram, et, en Juillet 1959 avec 559 ram.

La r@arti t ion des fr~quences des gcoulements journaliers pour l 'annge 1957/58 indique une pgriode d'~tiage de 217 jours (Octobre ~ Mai, 59% de l'annge) avec valeurs journali6res en dcssous de 18.8 1/s km 2 (0.5 m3/s). Des 6coulements d6passant 225 1/s km ~- (6.0 m~/s) n 'ont 6t6 enregistr6s qu'en Juillet et A6ut. Les moyennes journMi6res n 'ont d@ass6 les 338 1/s km 2 (9.0 ma/s) que trois lois en Juillet. Les valeurs maximums des moyennes journaligres d'gcoulcment se sont 61evges 5~ 640 1/s km 2 de la surface des glaciers, eorrespondant h 55 mm d'gcoulement des surfaces de neige et de glace. La valeur maximum d'une moyenne de deux heures a gt6 de 950 1/s km 2 de la surface des glaciers. La chute exponentielle de la eourbe d'6coulement allant de l 'automne au minimum enregistr~ au printemps indique que dans les cas d'6tiage il s 'agit de l 'gcoulement retard6 des eaux de fonte retenues dans les glaciers pendant la p6riode d'ablation pr6c6dente. L'aceroissement de l 'gcoulement apr~s le eomeneement de la fonte de neige au printemps est retard6 dans une eertaine mesure par le regel des eaux de fonte et la capacit6 de rdtention de la eouehe de neige. Les variations ap6riodiques dans l'6coule- ment sont en relations 6troites avee les conditions atmospheriques dont les chutes de neige sont de la plus grande importance era" l'alb~do 51ev~ d'une eouehe de neige fra~ehe interrompt parfois et presque eompl~tement l 'ablation sur les glaciers pour des jours entiers.

L'amplitude moyenne de la variation journali6re de l '6coulement a ~t6, pour les mois de Juin k Septembre, d~t~rmin6e ~ la base des valeurs moyennes de deux heures. L'apparit ion prgcoce du maximum d'6eoulement journalier en fin d'dt6 est probablement due ~ la diminution du retardement de l'~eoule- ment en cette pgriode. La relation entre les valeurs d'geoulement des limni- graphes de Steg-Hospiz et de Vent met en 6videnee une variation annuelte.

I. Einleitung Im Ruhmen des 6sterreichischen glazialmeteorologischen Forschungs-

p rogrammes im Bereich des Hintereisferners wurde in der Zeit yon Herbs t 1957 bis Herbs t 1959 (IGY, IGC) der AbfluB des Hintereisbaches regi- striert. In erster Linie galt es, die in beiden H~ushal t s jahren abgeflossenen Wassermengen zu bes t immen, urn nach der Wasserhaushal tsgleichung

A = h r - - V - - ( R - - B )

(A := AbfluB, N = Gebietsniederschlag, V = Gebietsverdunstung, /? = Riicklage, B = Aufbrauch) das Glied (R - - B ) , die Vorrats/~nderung, be-

Abflul3messungen im Bereich des I-Iintereisferners 283

rechnen zu kSnnen. Dureh die gleichzeitige und direkte Ermit t lung des Massenhaushaltes der Gletseher in diesein Einzngsgebiet war es In6glich, die zun~ehst mit Unsicherheit behafteten Methoden der Berechnung des Gebietsniedersehlages zu iiberpriifen, woriiber in [10] berichtet wurde. Dainit wurde eine erste Grundlage erarbeitet, um den Massenhaushalt der Gletscher dieses Gebietes aus AbfluB- und Niederschlagsmessungen zu be- stiminen [11]. IIn vorliegenden dritten Arbeitsbericht sollen an Hand der Ergebnisse der AbfluBregistrierungen aus den Jahren 1957 bis 1959 be- sondere Merkmale des Abflusses im Zusainmenhang mit den meteorologi- schen Bedingungen dargestellt werden.

Angaben fiber Abfliisse aus vergletscherten Einzugsgebieten in den Alpen findet man in den Arbeiten yon E. Bl~ffcxN~ [4], S. FlXSTE~- WALO~I~ [7], H. HI~ss [9], I-I. HoI~xEs und 1~. I~UDOLrH [13], L. ttol~- wlTz [14], R. v. KLnB~LSB~G [15], O. L A S S ~ [19], J. LUG~O~ [21], O. LffTSC~tG [22], und H. B. DE SAvssvl~n [28]. Am I-Iintereisbaeh ffihrte R. RuDOLPI~ [27] im Jahre 1953/54 Abfluginessungen durch. Obwohl damals noeh kein Sehreibpegel zur Verffigung stand, verinitteln seine Ergebnisse aus seehs MeBperioden iin Soininer 1954 einen guten Einblick in dam AbfluBgesehehen des bier untersuchten Gebietes.

II. Messung und Berechnung der AbfluBmengen DetMllierte Angaben fiber die PegelmeBstelle Steg-Hospiz und ihr

Einzugsgebie~ wurden in [10, 11] gemacht, worauf bier verwiesen werden InuB. In Abb. 1 ist das Einzugsgebiet des Pegels Steg-Hospiz (HShen- bereich 2287 m bis 3739 In, 26,6 km 2, mittlere HShe 2981 In, 58~o ver- gletsehert) iin Rahinen des Einzugsgebietes der Pegelinegstelle Vent (1885 m bis 3772 m, 164,6 kin 2, mittlere HShe 2915 In, etwa 41~o ver- gletsehert) dargestellt. Der Anteil der einzelnen H6henstufen an der Ge- samtfl/~ehe (vgl. Abb. 5 in [10]) ergibt 70% ffir den HShenbereich 2800 bis 3300 m. Aueh naeh dem Einbau einer Steinsehwelle in den Hintereisbaeh kam es zu gelegentlichen Sohlenver/~nderungen im Megprofil, die eine dauernde Kontrolle dutch Lotungen und 69 Serien yon FlieBgeschwindig- keitsmessungen mit dem hydrometrisehen MeBfliigel (Nr. 116 und 117, Killi--Miinchen) 1 nach dem Verfahren der Punktmessung [33] erforderlich maehten [11, 18]. Die ver/~nderliehe Beziehung zwischen Pegelstand und Abflugmenge wurde in 14 AbfluBkurven wiedergegeben (vgl. Abb. 2 a und b). Sic sind einander iihnlieh, weil die Form des Profils im wesentlichen erhMten blieb. In den zeitlieh aufeinander folgenden Kurven ist die Ten- denz zur Eintiefung des Profils w/~hrend der soinmerlichen Hoehwasser und die ansehliegende Aufh6hung zu erkennen. Knrve A 1957/58 eharak- terisiert den Anfangszustand des Profils, der relativ lange anhielt. Hohe Wasserffihrung und ein Rig in der Sohlenschwelle verursaehten eine fort- schreitende Senkung des Profils bis zur relativ tiefen Lage der Kurve D. Nachdein die Liicke in der Sehwelle Mitre August 1958 ausgebessert

1 Die Megfliigel wurden yon der Hydrographischen Landesabteilung Innsbruck zur Verfiigung gestellt, wofiir auch en dieser Stelle gedankt sei.

284 H. LANG:

werden konnte, erfolgte wieder eine Hebung des mittleren Niveaus. Nit dem Naehlassen der Wasserfiihrung gegen Ende September zeigt Kurve F noehmMs eine geringe AufhShung und Verflaehung an. Der gleiehe Ablauf ist aueh im Jahre 1959 zu erkennen; die maximMe Sehwankung der mitt- leren Profilh6he betrug 15 bis 25 em.

Abb. 1. Einzugsgebiet des Pegels Vent (164,6 km 2) und des Pegels Steg-l-tospiz (26,6 km 2) in den zen.trMen OtztMer Alpen. Gletscherflgchen punkt ier t ,

Totalisatorert durch Punkte markier t

Aus den nach der Pegelregistrierung ausgewerteten zweistiindigen Mittelwerten des Wasserstandes konnten mit Hilfe der Abflugkurven fiir jeden T~g zweistiindige Mittelwerte der Wasserfiihrung (in ma/s) be- stimmt werden, deren Mittelwert die Tagesmittel der AbfiuBmenge ergab. Zur Bereohnung der winterliehen Abfliisse geniigten AbfluBmessungen und L~ttenpegel~blesungen in zeitlich gr6geren Abstgnden. SobMd die Ab- lation im Herbst ~ufh6rt, verschwinden ~ueh die Tagesamplituden in der W~sserfiihrung, die mm bis zum Beginn der Schneesehmelze ziemlieh gleichmgBig abfgllt. Bei AbfluBmessungen mit dam MeBfliigel kSnnen dureh Turbulenz in der Str6mung und dutch Vergnderung der 0tviskositgt infolge unterschiedlieher Wassertemperaturen Fehler in den Mel~wert eingehen. Bei entsprechender SorgfMt dtirften die Abweichungen inner- halb der normMen MeBtoleranz liegen, was ~uch aus systematisehen Untersuehungen der International Current Meter Group (ICMG) hervor- geht [5, 6, 17, 24]. Am Met~profil Steg-Hospiz wurde hgufig mit zwei Mefifliigeln gleichzeitig gemessen, bei einigen spgteren Messungen wurde

A b f l u l ~ m e s s u n g e n i m B e r e i c h d e s H i n t e r e l s f e r n e r s 2 8 5

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~ c h . Met. Geoph. Biok]. B. Bd. 14, H. 3 - - 4

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286 H. LaNG:

noeh die Salzverdiinnungsmethode (Natriumbiehromat) angewendetL Es ergaben sieh Abweiehungen yon 3 bis 7%. Weitere Fehlerquellen sind bei der Bereehnnng yon Abflugmengen aus extrapolierten Bereiehen der Abflu6kurven oder aus der AbfluBbeziehung zum Pegel Vent bei Liieken in der Pegelregistrierung (Mai, Juni 1959) zu vermuten. Obwohl allen Profil/~nderungen die besondere Aufmerksamkeit galt, war es nieht

!

0 1 4 5 6

A h f tus r - m3ls

7 8

Abb. 2a. Abftuf3kurven fiir den Pegel Steg-Hospiz im Haushaltsjahr 1957/58

immer mSglieh, deren zeitliehen Verlauf genau zu erfassen; beim Dber- gang yon einer AbfluBkurve zur anderen sind dadureh fiir einige Tages- abfliisse grSl3ere I~ehler m6glieh. Da keine systematischen Abweiehungen bekannt sind, werden sieh die Fehler teilweise aufheben, und der mittlere Fehler der angegebenen Monatsabfliisse sollte 3 bis 5% nieht iibersteigen.

Als Haushaltsjahr wurde das in den Alpenl/~ndern gebrguebliehe hy- drologisehe Jahr vom 1. Oktober bis 30. September gew/ihlt. Fiir die beiden Haushaltsjahre 1957/58 und 1958/59 ergaben sieh die AbfluBmen- gender Tabelle 1 a und b.

Tabelle 2. JahresabJlufihShen in mm (Januar his Dezember) am Pegel Vent (~SSSm)

Jahr 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 AbflughShe 1290 1327 1367 1024 982 1099 1152 1382 1277 1093 1180 1216 Mittel : 1199 mm

1 Das erforderliehe Injektionsgergt wurde yon Herrn Dipl.-Ing P. KAssEa, Leiter der Abteilung ftir Hydrologie und Q]aziologie an der ETH Ziirich, bereitges~ellt, wofiir hier gedankt sei.

Abflul3messungen im Bereich des Hintereisferners 287

Die hier genannten Werte weiehen geringffigig yon den Angaben in [10] und [11] ab. Sie sind als endgiiltiges Ergebnis anzusehen. Die Ab. weiehungen gehen auf die Neubereehnung der Abfltisse fiir Mai und Jnni 1959 sowie der Winterabfliisse zurfiek. AuBerdem konnten kleinere Rechenfehler ausgebessert werden.

Der Vergleich der Jahresabfliisse an der Pegelstelle Vent im Zeitraum 1951 bis 1962 [32] vermittelt ein Bild yon den tiberdurchschnittliehen Ab- flfissen in den beiden hier nntersuchten Haushaltsjahren (Tabelle 2).

Der Abflug am Pegel Steg-Hospiz ist am Abflug des Pegels Vent zu etwa 20% beteiligt (1953/54 19% naeh [27], 1957/58 und 1958/59 je 22%);

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5 6 7

Abb. 2 b. Abflul3kurven ftir den Pegel Steg-Hospiz im ttaushaltsjahr 1958/59

die Jahresabfliisse beider Stationen dtirften etwa parallel verlaufen. Das Jahr 1958 weist mit 1382 mm den hSehsten AbfluB dieser Reihe auf, auch das Jahr 1959 steht mit 1277 mm noeh deutlieh fiber dem Mittelwert yon 1199 ram. Da der Niedersehlag in beiden Jahren unter dem Durchsehnitt blieb [10] sind die iiberdurchsehnittliehen Abflfisse dureh die Sehmelzung alter Eis- und Firnreserven zustande gekommen. Die direkte Best immung der 3/Iassenbilanz der Gletseher im Einzugsgebiet des Pegels ergab fiir das Itaushaltsjahr 1957/58 mit - - 764 mm Wasser, bezogen auf die Glet- seherfl//chen, das grSBte Defizit im Zeitraum 1952--1962; aueh im Haus- hMtsjahr 1958/59 wurde mit - - 6 1 4 m m der Durehsehnitt weir unter- schritten [11, 12]. Bezieht man diese Werte auf das ganze Einzugsgebiet, so ergibt sich die Gletscherspende im hydrologisehen Jahr 1957/58 mit 445 mm zu 24% ,des Jahresabflusses und im hydrologisehen Jahr 1958/59 mit 356 mm zu 20% des Jahresabflusses.

Unter Gletscherspende wird die AbfluBmenge verstanden, welehe die Gletseher als Folge eines negativen Massenhaushaltes zus/~tzlich aus ihrer Substanz abgeben.

1 9 "

288 H. LaNo:

IIL Der Jahresgang der Wasserfiihrung Als wichtigste Merkmale im Jahresgang des Abflusses aus stark ver-

gletscherten Einzugsgebieten in den Alpen gelten eine gleichm~igige und

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Abb. 3. Jahresgang des Abflusses am Peget Steg-Hospiz (2287 m, 26,6 km 2, 58% vergletschert). Oben die Beziehung zur Pegelstelle Vent (1885m, 164,6km 2, etwa 41% vergletschert). Die strichlierten Linien geben das Fl~chenverh~ltnis der Ein-

zugsgebiete (6,18) tmd das der Gletscher (4,32) der beiden Pegelstel[en an

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Abb. 4. AbfluBd~uerlinie ft ir den Pege] Steg-Hospiz im I-laushaltsjahr 1957/58

geringe Wasserfiihrung w/ihrend der Wintermonate und hohe Abflugwerte im S o m m e r m i t ausgepr / ig t en Tagesg/ ingen . O. LAXSER [19] k o n n t e be- sondere Merkmale yon Gletseherbs dureh Vergleich der AbfluBsum-

Abflugmessungen im :Bereich des Hintereisferners 289

menlinien mit solehen aus unvergletseherten, aber sonst /ihnliehen Einzugs- gebieten deutlieh maehen. Der Jahresgang der Was- serfiihrung am Pegel Steg- ttospiz in den I-Iaushalts- jahren 1957--1959 ist in Abb. 3 dargestellt. Fiir die gesamte Abflugmenge ist der Abflug der Winger- monate yon geringem Ge- wieh~. Auf die Monate Oktober bis Mgrz entfielen nur 5% bzw. 10% des Jahresabflusses, auf die ~Ionate Juli bis September dagegen 76}/o bzw. 72%. Den gr6Bten Abflug weist 1958 der August mit 575 mm oder31% des JahresabEus- ses auf, 1959 war es der Juli mit 559 mm oder 32~ des Jahresabflusses. Weleher Monat den gr6gten Abfiug bringS, h/ingt yore beson- deren Witterungsverl~uI in jedem Sommer ab. Am Pe- gel Vent und damit wohl aueh am Pegel S~eg-Hospiz war im Zeitraum i952 bis t961 der Juni einmM, der Juli ftinfmal und der August viermal abflugreiehster Mo- nat. In den Haushaltsjahren 1957 his 1959 k6nnen Kalt- lufteinbrtiehe mit Neu- sehneef/~llen als aussehlag- gebender Witterungsfaktor angesehen werdem

1. t I g u f i g k e i t s - v e r t e i l u n g u n d

A b f l u B d a u e r l i n i e

Die Hgufigkeitsvertei- lung der Abflul3tagesmittel ist in Tabelle 3 fiir das Jahr

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290 H.L.sN~ :

1957/58 enthalten und als Abfluftdauerlinie in Abb. 4 dargestelit. An 217 Tagen oder 59o//0 des Haushaltsjahres betrug das Tages- mittel weniger als 0,5 ma/s ( = 18,8 1/s km~). Alle diese Tage fallen auf die Monate Oktober bis Mai und stellen die Zeit des eigentliehen Niedrig- wassers dar~ Da dem Winterwasser am Pegel Steg-Hospiz eigentlich erst

~-~ die Abflfisse < 0,5 m~/s entspreehen, er- 220 r schien es angebracht, die Klasse 0 bis

0,9 mS/s in zwei Interval]e zu gliedern. zoo Tagesmittel zwischen 0,5 und 0,9 mS/s

sind nur dreimal im Oktober und seehs- is0 real im Mai und Juni vorgekommen. An is0 zehn Tagen lag das AbfluBmittel im Mai

zwisehen 1,0 und i,9 ma/s, Tageswerte ~40 fiber 3 ma/s ( = l131/s km ~) wurden nur

dreimal erreieht. Als Spitzenwert wurde g 12o ein Tagesmittel yon 6,74 ma/s ( = 253 ]/s

km 2) mit einem zweistfindigen Mittel loo_ yon 7,45 m3/s registriert. Das Intervall 80_ 1,0 bis 1,9ma/s steht mit 31 Tagen

( = 8,4%) an zweiter Stelle in der Hgu- to _ figkeitsverteilung.

Bis zum Intervall 5,0 bis 5,9 m~/s 40 - ~ ~ nehmen die I-I~ufigkeiten ab ; diese Tages-

mittel kommen an insgesamt nut ffinf 2o_ Tagen vor, was kennzeichnend fiir den

i ~ relativ rasehen Ubergang yon Sommer- o _ ~ " ~ ~ hoehwasser zu Sommerniedrigwasser ist

^

o ~ [ ~ , l ~ l ~ l ' * l ~ l ~ (Abb. 5). Gr613ere Abflul3tagesmittel als ,,t .... u~ i~ ,~/~ 6 m~/s (= 225 1/skm 2) kamen bis auf

Abb. 5. H~ufigkeitsverteilung der eine Ausnahme im Mai nur im Juli und Tagesabfliisse am Pegel Steg- Hospiz im Haushal ts jahr 1957/58 August vor. Ix dieser Zeit erreieht der

W/~rmeumsatz an den Gletseherober- fl~ehen seine h6ehsten Werte. Im September ist das Reflexionsverm6gen der Sehnee- und Eisoberfl/iehen im Durehsehnitt wohl am kleinsten, aber bei der geringeren effektiv m6gliehen Sonnenseheindauer, verbunden mit niedrigen Sonnenst//nden, nehmen aueh die m6gliehen Ablationsh6hen ab. Hinzu kommt, dab die Sehneedeeke um diese Zeit in den unverglet- seherten Bereiehen meist vSllig abgebaut ist und somit die Sehmelz- wasserspenden aus diesen Teilen des Einzugsgebietes im Sp//tsommer unbedeutend sind. Zwisehen 7,0 und 7,9 ma/s zeigt die Hgufigkeits- verteilung ein sekund/ires Maximum mit 11 Tagen ( 3 ,0~ und 10 Tage weisen noeh ein Tagesmittel zwisehen 8,0 und 8,9 m3/s auf. Diese h~ufigsten Werte der hoehsommerliehen Spitzenabflfisse im Jnli und August waren meist reine Sehmelzwasserabflfisse ohne den EinfluB yon Niedersehlag. Im leider nieht vollst~ndig registrierten Haushaltsjahr 1958/59 lag das sekund/~re H//ufigkeitsmaximum zwisehen 5 und 7 m3/s. Tagesmittel fiber 9 ma/s ( = 338 l/s km 2) ereigneten sieh nur dreimal im Juli.

A b f l u f t m e s s u n g e n i m B e r e i c h des H i n t e r e i s f e r n e r s 291

Die AbfluBdauerlinie (Summenlinie der Hgufigkeit, Abb. 4) ist im linken Teil flaeh und wird umso steiler, je geringer die Hgufigkeit der Tagesmittel wird. Der flache Bereieh zwisehen 7 und 9 m3/s entsprieht dem sekunds Maximum bei hohen Abfltissen in der H/iufigkeitsverteilung und deutet den Typ einer wellenfSrmigen Dauerlinie an, wie ihn K. SIM- MER [29] vergletseherten Einzugsgebieten zuordnet. I m Gegensatz zu einer Normalverteilung findet man als eharakteristisehe Merkmale im AbfluBgang aus einem stark vergletscherten ]~inzugsgebiet lange Andauer der niedrigen Abfliisse nnd ein sekund/s Maximum mit relativ hohen Abfliissen. Als eine , ,Hauptzahl der Gew/~sserknnde" kann aus der Ab- flugdauer]inie die ,,gew5hnliehe Abflugmenge" (ZentrMwert) entnommen werden: Ein Tagesmittel yon 0,24 m3/s ( = 9 1/s km 2) wurde 1957/58 eben- so oft unterschritten wie fibersehritten.

2. W i n t e r w a s s e r

Der Beginn des Winterwassers ist durch das fast vollst/~ndige Fehlen eines Tagesganges in der Wasserfiihrung eharakterisiert. I m Herbst 1957 versehwanden die Tagesamplituden um den 18./19: Oktober, 1958 setzte ein Sehneefall der Ablation bereits am 2. Oktober ein Ende, w~hrend 1959 die Ablation und damit der Sehmelzwasserabflul~ mit Tagesgang in der Wasserftihrung bis gegen Ende des troekenen und strahlungsreiehen

Tabelle 4. Kleinste gemessene Abflufimengen am Pegel Steg-Hospiz

Abflu2 AbfluBspende Datum 1/s 1/s km 2

26. I I I . 1958 68 2,55 2. I I I . i959 148 5,56

27. I I I . 1960 72 2,70 6. IV. 1963 66 2,48

21. I I I . 1965 59 2,22

Oktober dauerte. Sobald die Ablation aussetzt, ist der weitere Abflul3 auf dig im Einzugsgebiet noeh vorhandenen Vv'asservorr/~te angewiesen, vor- wiegend auf in den Gletsehern zurtickgehaltenes Schmelzwasser. Charak- teristiseh ffir die Wasserfiihrung ist nun t in fast ungest6rter exponentieller Abfall bis zum Friihjahr (M/~rz, April), wo sich die Wasserfiihrung often- bar asymptotiseh einem MinimMwert ng~hert. In den Wintern 1957/58 und 1958/59 wurde dieser typische Abfluggang durch mehrere Abflugmessun- gen und zahlreiehe Pegelbeobachtungen an einer fiir Niederwassermessun- gen besonders giinstigen Stelle wenige Meter oberhalb Pegel Steg-Hospiz sieher erfal3t (Tabelle 4).

~'ber die Zusammensetzung der minimalen Abfltisse am Ende des Winters herrscht noch keine vSllige Klarheit. Die am I-Iintereisbaeh ge- messenen Minimalwerte im Friihjahr zeigen gewisse Sehwankungen yon Jahr zu Jahr . Deren Ursaehen sind vermutlieh Untersehiede in der effek-

292 H. LANG:

riven Andauer des Winterwassers, untersehiedliehe Ausgangsbedingungen im Herbst nnd gelegentliehe Sehmelzwasserabflfisse yon den unver- gletseherten naeh Sfiden exponierten TMhgngen an warmen und sonnigen Spgtwintertagen. Der vergleiehsweise hohe Weft yon 5,56 1/s km 2 Ab- flugspende am 2. M/~rz 1959 ist vermntlieh dutch derartige Schmelzwasser- abflfisse entstanden, da der Februar 1959 iiberaus strahlungsreieh war. An der Station Vent wurden 124,8 Stunden Sonnensehein registriert oder 162% des mittleren Wertes [20], und mehr als das Zweifaehe der im Fe- bruar 1958 registrierten Stundenzahl. Die am Pegel Steg-I-Iospiz beobaeh- teten Wasserstandssehwankungen waren wohl gering, aber ein sieheres Anzeiehen fiir SehmelzwasserabfluB yon den H/~ngen war die starke Trii- bung des sonst sehr klaren Winterwassers.

Naeh eigenen Beobaehtungen und naeh R. RUDOLP~I [27] ist im Ein- zugsgebiet des Pegels Steg-Hospiz der Beitrag aus Quellsehfittung zum Abflul3 vermutlieh sehr gering. Die bis jetzt vorliegenden Ergebnisse lassen lediglieh ein Minimum yon etwa 60 1/s = 2,25 ]/s km 2 erkennen. Der wahre Weft ist eher kleiner, weil infolge der exponentiellen Abnahme der Wasserffihrung im Laufe des Winters das Minimum gegen Ende M/~rz noch kaum erreieht ist.

3. Abf lu l ] a u s d e m A b b a u de r W i n t e r s e h n e e d e e k e

In beiden Jahren mug der AbfluB im April noeh zum Winterwasser gereehnet werden (siehe Abb. 3) ; er war mit 7,3 mm bzw. 18,0 mm Ab- flugh6he nut wenig h6her Ms im M/~rz und im Februar dieser Jahre, ob- wohl an der Station Hoehjoeh-Itospiz (2410 m) tagstiber h/~ufig positive Temperaturen registriert worden sind. I m April 1958 lag die Tagesmittel- temperatur allerdings nut an 5 Tagen fiber dem Gefrierpunkt, das Monats- mittel betrug - - 4,2 ~ C, im April 1959 lag es mit - - 0,7 ~ C ebenfalls unter dem Gefrierpunkt. Beim Abbau der Sehneedeeke im Frtihjahr kann erst naeh einiger Zeit Sehmelzwasser abfliegen. Zwei Faktoren bewirken die Verz6gerung: Der K/~ltegehalt der Sehneedeeke und ihr groBes Rfiek- hMteverm6gen ffir Wasser.

Am Ende des Winters hat die Sehneedeeke und die oberflgehennahe Eissehieht der Gletseher Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Dadureh kommt es beim Beginn der Sehneesehmelze zum Wiedergefrieren yon Sehmelzwasser, wobei die vielfaeh beobaehteten Eissehiehten in der Sehneedeeke und das aufgefrorene Eis (superimposed ice) an der Gletseher- oberflgehe entstehen. Bei der Anfnahme yon Sehneeprofilen im Bereieh des Hintereisferners ergaben sieh im Frfihjahr 1959 mittlere Sehiehtdieken {iir Eislagen in der Sehneedeeke und ffir aufgefrorenes Eis yon 14 em. Ffir die Umreehnung in mm Wasser mug die reduzierte Diehte (pEis--pSehnee) ~ (0,9 - - 0,45) = 0,45 gr/cm a verwendet werden, weil das Volumen des wiedergefrorenen Wassers in den angetroffenen Eissehiehten nut dem Porenvolumen einer gleich dieken Sehneesehieht entsprieht. Bei einer mittleren Schiehtdieke des wiedergefrorenen Sehmelzwassers yon 14 em entsprechen dieser somit 63 mm zuriiekgehaltenes Sehmelzwasser.

AbfluBmessungen im Bereich des Hintereisferners 293

Aus Messungen vertikaler Temperaturprofile in der Schneedeeke an mehreren Stellen auf dem Hintereisferner im Friihjahr 1957 und 1958 hat W. A••AOH [2] Frostbetrgge im Eis und im Sehnee yon etwa 1000 ca]/em = ermittelt. Etwa die Hglfte dieses Frostbetrages wurde dutch freigesetzte W/irme beim Wiedergefrieren yon Sehmelzwasser kompensiert, der Rest- betrag durch Wgrmeleitung. Demnach sind auf den Gletscherfigehen etwa 60 mm Sehme]zwasser dureh Wiedergefrieren zuriiekgehalten worden.

Die Schneedeeke kann infolge ihrer Porosit/it auch einen best immten Betrag an Schmelzwasser dnreh Kapi]larkr/ifte zuriiekhalten. R. W. GE~- DEL [8] gibt fiir Altschnee eine WasserriickhMtekapazitgt yon 5,9% seines Volumens an. M. DE QUERVAIN [25] definierte als Gleiehgewiehtsfeuehtig- keit den durch Kapillar- und Oberfigchenkr/ifte im Schnee m6gliehen freien Wassergehalt im Gegensatz zur Sgttigungsfeuchte, bei der die voll- stgndige Fiillung des Porenraumes erreicht ist und Wasser abflieBen ka.nn. Die Messungen im Laboratorium ergaben fiir feink6rnigen A]t- sehnee (p = 0,4 bis 0,45 gr/em a) eine Gleiehgewichtsfeuehtigkeit yon 10 bis 20 Gew.-% und fiir grobk6rnigen Altschnee (p = 0,45 bis 0,5 gr/em a) eine solehe yon 5 his 10 Gew.-% W. A~:BAOg [3] land in Gr6nland auf Grund die]ektrischer Messungen als maximMen Wert fiir den freien WassergehMt der Sehneedecke 5,6 Vol.-% und im 0tz ta l einen mittleren Wert yon 3 bis 4 Vol.-%. Ffir eine 150 em mgchtige Altschneedecke mit einer mittleren Diehte yon 0,45gr/cm a und einer Gleichgewiehtsfeuehtigkeit yon 10 Gew.-% kann demnaeh mit einem kapillaren Riickhalteverm6gen yon etwa 68 m m Schmelzwasser gereehnet werden. Frostkompensation und Kaloillarkrgfte zusammen k6nnen somit auf den Gletseherfigchen unter den angefiihrten Bedingungen am Ende des Winters zungchst etwa 100 bis 150 mm Schmelzwasser zuriickhMten.

Der erste deutliehe Anstieg der AbfiuBganglinie, in beiden Jahren um An:fang Mai, zeigte den beginnenden SchmelzwasserabfluB zungehst BUS den unvergletseherten Bereiehen an, gleichzeitig ersehienen auch wieder Tagesamplituden. Der SehmelzwasserabfluB aus dem Abbau der Sehnee- deeke wurde im Mai beider Jahre durch Kaltlufteinbrtiche verbunden mit Sehneef/fllen, unterbroehen. I m Juni verzeichnete die Klimastat ion Vent mit 94 m m bzw. 95 mm Niederschlag in beiden Jahren den gr6Bten Mo- natswert. I m Einzugsgebiet des Pegels Steg-Hospiz wurden fast nur feste Niedersehlgge beobaehtet, an der Pegelstelle wurde deshMb vor- wiegend SehmelzwasserabfiuB registriert. Bis Ende Juni war die Sehnee- deeke im unvergletseherten Gelgnde in beiden Jahren bis auf einige Reste abgebaut; am Itintereisferner verlief die temporb;re Sehneegrenze um diese Zeit in einer H6he yon 2700 m.

4. H a u p t a b l a t i o n s z e i t u n d m a x i m a l e S e h m e l z w a s s e r a b f l i i s s e

In beiden Jahren erfolgte yon Juni auf Juli ein markanter Anstieg in der Wasserfiihrung des Hintereisbaehes um mehr als das Doppelte im Monatsmittel. Dureh das Ansteigen der Null-Grad-Grenze wurden grebe H6henbereiehe zunehmend yon der Ablation erfagt. Beobaehtungen er-

294 H. L ~ o :

gaben im Juli in den Firngebieten eine durchwegs temperierte Sehneedeeke aus welcher mit gewisser Verz5gerung Schmelzwasser abflieBen konnte. Eine weitere Zunahme im SchmelzwasserabfluB resultierte aus der Ab- nahme der Albedo der Gletscher infolge fortsehreitender Ausaperung der Eisoberfl~.che und mehrj~hriger Firnsehiehten.

Die hSchsten Tagesabfliisse der beiden Jahre traten in der ersten Dekade des Juli 1959 auf, in der die geringen Niederschl~ge yon zusam- men nut 3,5 mm am 1., 2., 5. und 6. Juli an der Station Vent praktiseh vernaehl~issigbar sind. Die Ausbildung eines kontinentalen Hoehdruck- gebietes fiihrte im Alpengebiet zu starker Einstrahlung und Erws in deren Folge die ~Null-Grad-Grenze his etwa 4200 m anstieg [34]. Am 11. Juli erreichte die Temperatur an der Klimastation Vent (1893 m) ein Maximum yon 24,6 ~ C. Das Maximum des Abflusses t ra t am 10. Juli 1959 mit einem Tagesmittel yon 10,24 m3/s ein, entspreehend einer AbfluB- spende yon 385 1/s km e oder einer Tagesabfluf~h5he yon 33 mm. Am sel- ben Tag ereignete sieh der hSchste zweistfindige Mittelwert mit 15,2 m3/s ( : 571 1/s km ~) zwisehen 16 und 18 Uhr (zur Ermitt lung dieses Spitzen- wertes mul~te die Abfluftkurve A 1959 in Abb. 2 b extrapoliert werden). Bis auf einen vernachl~ssigbar kleinen Teil an Quellschiittung kam dieser AbfluB nut dutch Sehmelzwasser aus Eis- und Sehneeablation zustande; es ist also naheliegend, ihn nur auf die tats~chlich abfluf~spendende Fl~ehe zu beziehen. Das war um diese Zeit nur wenig mehr als die derzeit ver- gletseherte Fls (15,45 kin2), vermutlich etwa 16kin 2. Die mittlere Schmelzwasserspende dieser Fl~ehe betrug am 10. Ju]i 1959 im Tages- mittel 640 1/s km ~ oder 55 mm Abflu{~hShe. Das dafiir erforderliehe An- gebot an Sehmelzw~rme auf den Schnee- und Eisfl~ehen yon 440 eal/cm "~ Tag im Mittel seheint im Juli durchaus mSglich. Bezogen auf 16 km e er- gibt sich als h5ehster zweistiindiger Mittelwert 950 1/s km 2,

O. Li~scKG [22] gab als obere Grenze fiir mittlere t~gliehe AbflulL spenden yon Gletscherfl/iehen 350 bis 750 1/s km 2 und als Stundenwerte his zu 2000 1/s km ~ an. I m untersten Bereieh der aperen Gletseher, be- senders in Randn~he, wurden gelegentlich Tageswerte der Eisablation bis zu 10 em (entsprechend einer Abflul~spende yon etwa 1040 1/s km ~) und Stundenwerte bis zu 1 em (entspreehend etwa 2500 1/s km 2) beob- achtet.

Den grSl~ten Monatsabflu[~ brachte der August 1958 mit einem Mittel yon 5,72m3/s (~ 2151/skin2), das sind 31% des gesamten Abflusses in diesem Jahr. Der relativ geringe AbfluB im August 1959 yon 3,81 m3/s (~--143 1/s km 2) im Mittel ist deutlieh auf Witterungsuntersehiede zu- riiekzufiihren. Das Monatsmittel der Luft temperatur lag im August 1958 um 2,1~ hSher und die Globalstrahlung war um etwa 7,5% grSfter als im August 1959. In erster Linie sind aber zwei Kaltlufteinbriiche mit Sehneef~llen zu nennen, welche im August 1959 jedesmal fiir mehrere Tage sommerliehe Minimalabfliisse einleiteten. In beiden Jahren zeiehnete sich der September dureh anhaltendes sp~tsommerliehes SehSnwetter aus. Mit 193 Stunden Sonnenscheindauer an der Klimastat ion Vent war der September 1958 der sonnenscheinreichste Monat in den zwei Jahren;

Abflul3messungert im Bereieh des Hintereisferrters 295

im September 1959 wurden 177 Stunden Sonnenschein registriert. So konnten auch bei den geringeren Tagesli~ngen und etwas tieferen Tempera- turen beachtliche Tageswerte der Ablation und daraus resultierende Ab- fluBh6hen erzielt werden, die als Monatssumme fast 20% des Jahres- abflusses ausmaehen. Am Pegel Vent wurde im September 1958 der h5ehste Abflug aller September der Jahre 1952 bis 1962 erzielt.

Der l~iiekgang im AbfluB yon August auf September um etwa 4~0% im Jahr 1958 ist bemerkenswert; er hatte seine Ursache sicher nieht nur in der Abnahme der Globalstrahlung und der mittleren Temperatur, zumal

Tabelle 5. Ab]lu/3 und Klima im August~September 1958

5[onatsmittel am ~[ochjoch- 1958 Abflug am Pegel Mittlere Tagessumme der Global- hospiz (2410 m)

Steg=ttospiz strahlung am ttintereisferner [31] Temperatur Dampfdruck

August 575 mm 417 cal/cm 2 8,9 ~ C 5,9 mm Hg September 343 mm 357 cal/cme 7,0 ~ C 4,3 mm Hg

die Albedo der Gletscherflachen im September niedriger war als im August, sondern ist auch dem geringen Dampfdruek zuzuschreiben [18]. Der mittlere Dampfdruckwert zeigte ira September (Tabelle 5) vorwiegend Verdunstungsbedingungen fiir eine schmelzende Gletscheroberfliiche an; ein Teil der zur Verfiigung stehenden Energie ging also fiir Schmelzung verloren.

IV. Periodische und Unperiodische Sehwanknngen im AbfluSgang

1. T a g e s g a n g

Die enge Kopplung der tiiglichen AbfluBganglinie der Gletscherab- fliisse mit dem Tagesgang yon Strahlung und Temperatur ist seit langem bekannt und soll hier nicht nigher behandelt werden. Fiir die Monate Juni bis September 1958 wurde aus den Zweistundenmitteln des Abflusses am Pegel Steg-Hospiz der mittlere Tagesgang berechnet und in Abb. 6 dargestellt. Der Vergleich der Kurven fiir die einzelnen Monate l~Bt eine Vorverschiebung der Eintrittszeit des Tagesmaximums um mehr als zwei Stunden im Verlauf des Sommers erkennen (Tabelle 6).

Tabelle 6. Mittlerer Zeitpunkt des tdglichen Ab]lu/3maximums am Pegel Steg- Hospiz im Sommer 1958

Mai (nieht in Abb. 6) 18 Uhr Juni gegen 17 Uhr Juli 16 bis 17 Uhr August gegen 16 Uhr September 15 Uhr

Obwohl F~rbversuehe im Gletseherbaeh eine Abnahme der Fliegzeiten mit grSBeren Abflugmengen nach einem exponentiellen Gesetz ergaben, t ra t im September bei geringeren Abfliissen das Maximum eindeutig friiher

"296 Ho LASts.; :

0 z, 8 12

ein a]s zur Z eit der sommerliehen Hochw/isser im Juli und August. O. Lt~TSC~G [22] gab ffir die Saaser Visp eine/~hnliehe Verschiebung des t/~glichen Maximums an. Die Verz6gerung des Abflusses ist offenbar eine Funktion der Schneebedeckung des Einzugsgebietes, bedingt dureh die geringe Siekergesehwindigkeit [25] yon SehmelzWasser in Schnee. Er- staunlich hoeh sind dagegen die AbfluBgesehwindigkeiten am sehnee- freien Gletscher. F/irbversuehe am Hintereisferner ergaben FlieBzeiten yon nur 1 his 2 Stunden fiir den AbfluB yon Schmelzwasser vom aperen C4etseher bis zum Pegel Steg-Hospiz fiber Streeken bis zu mehreren Kilo-

metern. Zudem ist zu beriick-

16 20 24 Uhr

sichtigen, dab sich das ab- fliegende Schmelzwasser in jedem Jahr neue Abflugwege auf und im Gletscher sehaffen mug. Erst im Laufe des Som- mers entwickelt sich ein Ent- w/~sserungssystem mit grogen Kan//len im Inneren und Rinnen auf der Oberfl/iehe, in welehen das Sehmelzwasser immer raseher abzuflieBen ver- mag. Als eine Folge abnehmen- der AbfluBzeiten mit fort- sehreitender Ablation im Som- mer ist aueh der deutlieh sieht- bare steilere Anstieg vom mor- gendliehen Minimum zum Ab-

4

E 3

--= 2

Abb. 6. Mittlerer Tagesgang des Abflusses am Pegel Steg-Hospiz im Sommer 1958

f lugmaximum im August und September anzusehen. Eingehende Untersuchungen tiber die Wasserspeieherung im Gletseher w//ren noeh anzustellen, um diese Erseheinung einwandfrei erkl/~ren zu k6nnen. Die verminderte AbfluBverz6gerung im Sp~;tsommer diirfte mit ein Grund ffir die Hgufung katastrophaler Hochwgsser in den Zentralalpen seth, die sieh naeh E. KL~ME~T und W. WUSDE~LICH [16] vorwiegend im August und September ereignen.

2. U n p e r i o d i s e h e S c h w a n k u n g e n

Neben den Tagessehwankungen sind ausgepr/igte mehrt~gige Sehwan- kungen in der Wasserfiihrung wghrend der Ablationszeit als spezifisehes Merkmal eines Gletseherabfhsses zu bezeiehnen, wie ein Bliek auf Abb. 7 erkennen lggt. Sie stehen in engem Zusammenhang mit Wettervorgg;ngen und lassen sieh zun//chst qualitativ mit best immten meteorologisehen Ereignissen in Zusammenhang bringen. In Abb. 7 sind auBer der Abflug- ganglinie der auf die mittlere H6he des Einzugsgebietes reduzierte Tempe- raturverl~uf nnd die Tagessummen der Globalstrahhng sowie Art und Menge der Niedersehl/ige am Hoehjoehhospiz im Sommer 1958 enthalten. Aus diesem Diagramm ist der alle anderen Faktoren fiberragende EinfluB yon Kaltlufteinbriichen mit Sehneefall auf die Schmelzwasserspende

AbfluBmessungen im Bereich des Hintereisferners 297

deutlich zu erkennen, wobei das Zuriiektreten der Tagesampli tuden fiir die Unterbrechung der Ablation auf den Gletscherflgchen infolge der hohen Albedo des Neusehnees charakteristisch ist. Die monat l ichen Ab- f luSminima am 28. Jun i 1958 (0,75 mS/s = 28,2 1/s km~), am 6. Juli (1,27 mS/s = 47,7 lit/s km 2) und am 27. August (1,55 mS/s = 58,4 1/skin e) waren auf sommerliche Schneef/~lle zuriiekzuftihren. Die monat l ichen Ab-

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Abb. 7. AbfluB und Wetterelemente im Sommer 1958. Tageswerte der Globalstrah- lung und des Niedersehlages am Hoehjoehhospiz (2410m) und der Tempe- ratur (reduziert auf die mittlere g6he des Einzugsgebietes). AbfluBganglinie am Pegel Steg-Hospiz init Tagesamplitudon (senkreehte Striehe). Niedersehl~ge im Einzugsgebiet in Form von Sehnee: dieht sehraffiert -- teilweise Sehnee: weniger

dieht sehraffiert -- vorwiegend Regen: ohne Signatur

f luBmaxima dagegen t ra ten nach einer Reihe strahlungsreicher und warmer Tage ein, besonders deutlich am 18. Juli 1958, der mit einem Tagesmittel yon 9,36 mS/s = 352 1/s k m 2 das Monatsminimum um den Fak to r 7,4 iibertraf. Der maximale Tagesabflu8 im August war 5,7 mal gr58er als das Monatsminimum, wghrend im September der Fak to r nur noch 2,5 betrug.

Als Ma8 fiir die unperiodisehen Schwankungen wurde aus den Tages- mit telwerten fiir die Sommermonate 1958 und 1959 die durchschnitt l iche

Vergnderliehkeit - - ~ ] x[ bereehnet (vgl. Tabelle 7). N

Fiir die Monate mit dem hSchsten SehmelzwasserabfluB Juli und August ergibt sich die gr58te durchsehnitt l iche Ver/~nderlichkeit; in dieser Zeit ha t die Wi t te rung den st/irksten Einflu8 auf die Ablation.

298 H. LANG:

Der Aus~all an Schmelzwasser yon den Gletseherfl/iehen dureh Schneef/ille im Sommer soll am Beispiel des mi t ergiebigen Sehneef/illen ve rbundenen Kal t f rontdurehganges vom 22./23. Ju l i 1958 abgeseh/itzt werden. Ohne dieses Wetterereignis w/ire der Abflug in diesem Monat um etwa 3,5 Mill m 3 Wasser h6her gewesen, das sind 27% des Monatsabflusses oder 7% des Jahreswertes. Diesen Wer t erh/ilt man durch Planimetr ie ren der F1/iche zwisehen der tats/ichliehen Gang-

Tabelle 7. Mittlerer Tagesab]lufi und durchschnittliche Veri~nderlichkeit in den Sommermonaten 1958 und 1959

Mittlerer Abflul3 Durchschnitt l iche Veriinderlichkeit

m~/'s m~/s m% m~/s % % 1958 1959 1958 1959 1958 1959

Juni 1,99 - - 0,79 - - 40 - - Juli 4,80 5,55 2,52 1,57 52 28 August 5,72 3,81 2,28 1,00 40 26 September 3,52 3,39 0,71 0,49 20 14

linie und einer f ik t iven Ganglinie des Abflusses, welehe ma n dureh In ter - polat ion un te r der Annahme einer fiir 10 Tage ungest6r ten Ablations- periode erh/ilt. Da um diese Zeit die Sehneedeeke in den eisfreien Teilen des Einzugsgebietes bereits abgebaut war, k a n n dieser Sehmelzwasserausfall

Tabelle 8. Ab]lufi und Ablation im Zeitabschnitt 1. bis 14. September 1959 Sehmelzwasserabflug am Pegel Steg-t{ospiz Mittlere Abflul3h6he a, uf 26,6 km 2

bezogen auf 15,5 km 2 Gletseherfl~ehe Mittlere Tagesspende der Gletseher etwa An Pegeln gemessene Eisablation Mittlere Ablationsh6he auf 5,5 km 2 aperem Gletseher Mittlere Tagesablation auf dem aperen Gletseher etwa AbfluB yon den Firn- und Altsehneefl/~ehen Mittlere Ablationsh6he auf 10,0 km 2 sehneebedeektem

Gletseher etwa Mittlere Tagesablation auf dem sehneebedeckten Tell

der Gletscher etwa

4,28 Mill. m a Wasser 161 mm Wasser 277 mm Wasser

20 mm Wasser 2,15 Mill. m a Wasser 392 mm Wasser

28 mm Wasser 2,13 Mill. m a Wasser

213mmWasse r

15 mm ~Vasser

auf die Gletscherfl/ichen allein bezogen werden. Er entspr ieht einer Mehr- abla t ion yon 23 em Wasser/ iquivalent auf 15 ,45km 2 vergletscherter F1/iehe.

Der EinfluB yon Sehneef/illen auf den Massenhaushalt der Gletseher wird am gr6gten sein, wenn sie sieh in der Zeit st/irkster Abla t ion (Juli, August) ereignen. Bei wiederholten Sehneef/illen in Abst / inden yon etwa 5 bis 10 Tagen k a n n die Net toab la t ion auch im Sommer fiir 1/ingere Zeit v611ig versehwinden. E. RICHTER [26] erkannte diese wesentl iehen Zu- sammenh/inge bereits im Jahre 1888. I n neuerer Zeit wurde yon I-I. I tmN- K~S und R. RUDOLPH [12] und yon M. V. TRoz~ov [30] darauf hingewiesen.

Abflul3messungen im Bereich des Hintereisferners 299

Interessante quantitative Einblicke in das Abflul~geschehen ermSg- lichen Perioden einheitlicher Witterung. Vom 1. bis 14. September 1959 herrschte fast ungest5rtes Strahlungswetter, nur am 4. September wurde 1,1 mm Niederschlag am Itochjochhospiz gemessen. Diese gut definierten Verh/iltnisse erlaubten eine n~here Untersuchung [18] deren Ergebnisse in Tabelle 8 zusammengestetlt sind.

Danach stainmte etwa die H~ilfte des in der Zeit 1. bis 14. September 1959 zum Abflul3 gelangten Schmelzwassers 'aus den Firngebieten der Gletscher im Einzugsgebiet. Die schneefreien tiefergelegenen Teile der Gletseher spendeten mit 28 mm AbflullhShe pro Tag fast doppelt soviel wie die Yirnfl~chen mit 15 mm pro Tag. Diese Betritge entsprechen ange- niihert der mittleren Schmelzablation in der ersten Septemberhs da Verdunstung und Kondensation sich teilweise kompensieren und die Mengen jederrfalls gering waren. Die ermittelten Unterschiede in der Ablation zwischen aperem und schneebedecktem Gletscher sind vor- wiegend auf die verschiedene Albedo von Gletschereis und Firn zuriick- zuffihren.

V. Die Beziehung zwisehen den Abfliissen am Pegel Steg-Hospiz und am Pegel Vent

Im gahmen dieser Arbeit interessierte auch die MSglichkeit, den Ab- flul3 am Pegel Steg-Hospiz aus dem Abflul~ am Pegel Vent, wo seit 1951 laufend registriert wird, abzuleiten. Am Pegel Vent werden die Abfliisse aus dem Rofental und aus dem Niedertal erfallt (vgl. Abb. 1). Das Ein- zugsgebiet des Pegels Steg-Hospiz umfal3t nur 16,2% des gesamten Ein- zugsgebietes. Obwohl im ganzen gesehen gleichartig, sind vorwiegend aus Unterschieden in der Exposition und im HShenbereich der Gletscher ver- schiedene Abflu6spenden an beiden Pegelstellen zu erwarten. Mit Unter- schieden in der Niedersehlagsverteilung mu6 ebenfalls gerechnet werden.

In Tabelle 1 und in Abb. 3 sind die mittleren Quotienten Abflu6 Vent : Abflult Steg-Hospiz fiir jeden Monat der beiden Haushaltsjahre ange- geben. Das Verh~ltnis der Fl~ehen der Einzugsgebiete betritgt 6,18 und das der G]etscher in beiden Einzugsgebieten 4,32. Die Abf]u6beziehung zwischen den beiden Pegelstellen zeigte im Verlauf der zwei Jahre beson- ders fiir Tageswerte erheb]iehe Schwankungen; ein Jahresgang ist deutlieh zu erkennen. Zur Zeit der Schneeschmelze im April--Mai--guni lag das AbfluBverhKltnis n/ther beim Fl~ichenverhiiltnis der Einzugsgebiete ( = 6,18) ; in der Hauptablationszeit yon Juli bis September t ra t der Ein- flul~ der Vergletscherung in den Vordergrund, das Abflul~verh~tltnis n~- herte sich dann mehr dem der Gletseherfl/ichen (= 4,32). Diese Tendenz df r f te nur in Sommern mit hoher Gletscherspende so gut ausgepr/igt sein. Werte k]einer als 4,32 bedeuten relativ h6here Schmelzwasserspenden yon den Gletschern im Einzugsgebiet des Pegels Steg-Iiospiz. Vermutlich sind Unterschiede in der Exposition fiir die Unterschiede in der Gletscher- spende verantwortlich, doch bedarf diese Vermutung noeh einer Best~ti- gung dutch Messungen. Im Oktober stieg das Verh/tltnis der Abfliisse naeh dem Aussetzen der Ablation rasch an, um dann im Lauf des Winters wieder

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abzufal len. Die Vermutung, der MinimalabfluB im Win te r sei vorwiegend verz6ger t abflieBendes Schmelzwasser , wird dadureh unters t i i t z t . Die ReMit/ i t der sehr niedr igen Quot ien ten im Win te r 1958/59 ist f ragl ieh; die im Hydro logisehen J a h r b u e h [32] angegebenen Abfliisse fiir den Pegel Vent k6nnten in den W i n t e r m o n a t e n 1958/59 zu niedrig sein.

Das Verh/~ltnis der Jahresabf l i i sse war 1957/58 4,52 und 1958/59 4,50. F i i r das Hausha l t s j ah r 1953/54 ergibt sieh naeh [27] ein V erh/fltnis yon 5,15; die Gletseherspende be t rug in d i e sem gah r nu t e twa 10~/o gegeniiber 24% und 20% in den J a h r e n 1957 his 1959. Die AbfluBbeziehung zwisehen be iden Pegels te l len di i r f te demnaeh yon J a h r zu J a h r wei tgehend mi t dem Massenhausha l t der Gletseher sehwanken. Je gr6Ber die Gletseherspende (negat iver Massenhaushal t ) , umso mehr wird das AbfluBverhgl tnis sieh dem Verh//l tnis der Gletseherfl/~ehen nghern. Bei Gletseherspende Null (ausgegliehener Massenhaushal t ) miiBte sieh ein Abflugverh/ i l tn is nahe dem Verh/~Itnis der F1/iehen der Einzugsgebie te einstel len, wenn man yon Unte rseh ieden in der Niedersehlagsver te i lung absieht .

Die vor l iegende Unte r suehung wurde du tch Subven t ionen der 0s te r - reiehisehen Akademie der Wissensehaf ten erm6gl ieht und vom 0ster re iehi - sehen Hydrog raph i sehen Diens t du t ch den E i n b a u des Sehreibpegels in den Hin te re i sbaeh gef6rdert . Besonderer D a n k gebi ihr t den zahlre iehen frei- will igen Helfern, ohne deren selbstlose Mi ta rbe i t die umfangre iehen Feld- a rbe i t en n ieh t h / i t ten bew/~ltigt werden k6nnen. Her rn Professor Dr. H. HoI?cxEs, dem Lei te r des glazia lmeteorologisehen Forsehungsprogrammes am Hintereisferner , sei fiir die kr i t i sehe Durehs ieh t des Manuskr ip tes aueh an dieser Stelle gedankt .

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Ansehrift des Verfassers: Dr. HERBE~ LANG, E T H Ziirieh, Versuchs- anstalt fiir Wasserbau und Erdbau (VAWE), Abteilung flit I-Iydrologie und Glaziologie, VoltastraBe 24, Ziirieh, Sehweiz.