Physiogeographisches Seminar Global Change & Sturzprozesse

Gliederung Begriffsdefinitionen Methodik Gesteinsbezogene Sturprozesse Gletschersturz Zusammenfassende Bewertung Herausforderungen für die Zukunft (Raumplanung)

Begriffsdefinitionen Wann spricht man von Sturzprozessen ? Wenn Festgestein (Eis) betroffen ist, die Bewegung rasch erfolgt und die Gravitation den „Antrieb“ darstellt Differenzierung der Sturzprozesse ...

Begriffsdefinitionen (2) Steinschlag Felssturz Bergsturz Gletschersturz (Eissturz)

Begriffsdefinitionen (3) Differenzierung innerhalb der Sturprozesse Prozessablauf (Initialphase, Fahrbahn, ...), Dimension Dimensionen der einzelnen Prozesse Steinschlag: Einzelblöcke mit max. 1m Durchmesser (BUWAL: 2m) Felssturz: ...zwischen Steinschlag u. Bergsturz Bergsturz: Volumen > 1Mio m³ bzw. Fläche > 0,1km² (ABELE)

Begriffsdefinitionen (4) Global Change ... Nicht nur Climate Change, sondern auch die geänderten Lebensformen der Menschen (Siedlungsausdehnung, Inwertsetzung des Hochgebirges, ...  Mensch ‚nähert‘ sich den Naturgefahren)

Methodik Faktorenanalyse: Analyse der einzelnen Faktoren der Prozesse bezüglich möglicher ‚Angriffspunkte‘ der Phänomene des Global Change (Climate Change) Schwerpunkt: Ursachen und Auslösung Zentrale Frage: Häufung und/oder Intensivierung  Häufung alleine bewirkt keine Änderung der Gefahrensituation, solange die Intensität bestehende Schutzvorkehrungen nicht beeinflusst.

Methodik (2) Klassifizierung der Faktoren: Klassisch: genetische Ordnung, aktive/passive Faktoren, ... Zeitlich differenzierte Betrachtung: Permanente F. (>100a), Variable F. (1-100a), Auslösende F.(<1a) Weitere Gliederung: genetisch

Methodik (3) (RÄTZO-BRÄLHART)

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Geologische Faktoren – „Geologische Geschichte“: Geologie, Tektonik (Verwerfungen, Falten, Überschiebungen, Brüche, Diskontinuitäten,...), Lithologie, Mineralogie (mikroskopische Gleitflächen) Geotechnische Faktoren: Felsmechanische Parameter Hydrogeologie: Tiefenwasserströmung nur schwer zu beeinflussen (>> 100a) Geomorphologie: Hangneigung, Exposition

Permanente Faktoren (2) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Permanente Faktoren (2) Bedeutung der Permanenten F. für den Prozess:  endogene Faktoren (Geologie) Wesentliche Voraussetzungen für ein Sturzpotential !!! Beeinflussbarkeit (...Zeithorizont) nicht gegeben

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Geologie Kontinentaldrift: durch GC nicht beeinflussbar (Gravitativer) „Stress“: Stressausgleichsbewegungen des Gesteins aufgrund von... Gletscherrückgang (Verlust des Widerlagers) Nach dem Eisfreiwerden: Übersteilte Hänge/Wände (+ fehlendes Widerlager !)  Zunahme (Näherung an kritischen Systemzustand)

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Hydrogeologie Grundwasserspiegel: Anstieg  Stabilität – Porenwasserdruck: Anstieg ... Überdruck Zunahme Winterniederschläge (~5%) Zunahme Starkniederschläge Schmelzwasser (Gletscher) Permafrost -  Wasser kann eindringen  Negative Beeinflussung

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Geomorphologie Hangfußerosion: Übersteilung ... Verwitterungsprozesse: insbes. physikal. V. Congelifraktion (bis zu 2070 bar) Wasserverfügbarkeit  + Frostwechselvorgänge  + Druckentlastungsverwitterung Gletscherdepression

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Permafrostdegradation Verlust der „Verkittung“ (Eisarmierung) Wasserzirkulation + (...Porenwasserdruck) Beispiel Weisseespitze oder Grossgufer

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Variable Faktoren (4b) (KUNZ)

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Hydrologische Faktoren erhöhte Niederschl.  erhöhter Abfluss ... Erhöhte Wasserverfügbarkeit: Infiltration ... (ABBOT)

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Biologische Faktoren Vegetation - Bsp. Wald Wirkung bei Starkniederschl. umstritten negativ: Gewicht (...Gravitation), Wirkung von Wurzeln (+/-), Äolische Energie

Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Systemzustand: kritisch (Grenzgleichgewicht) - Ursprung ... Übergang Variable F. - Auslösende F. fließend zunehmende Größe (Steinschlag  Bergsturz) - exogene F. geringe Bedeutung! daher: kleinere Prozesse (Steinschlag) weisen breiteres Spektrum an Mechanismen auf

Auslösende Faktoren (2) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Auslösende Faktoren (2) Geologie Erdbeben: nicht durch GC beeinflussbar Beispiele: Huascaran (1970)

Auslösende Faktoren (3) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Auslösende Faktoren (3) Hydrogeologie Porenwasserdruck (insbes. auch bei Bergstürzen) kritischer Systemzustand vorausgesetzt ! Daher: „Klimasteuerung“ möglich vgl. erhöhte Wasserverfügbarkeit, Permafrostdegradation etc. bei BS mindestens so einflussreich wie Erdbeben

Auslösende Faktoren (4) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Auslösende Faktoren (4) Veränderte Wasserzirkulation* durch Klüfte und Spalten(Sackungen, Kippungen etc.)  veränderter(+) hydraulischer Druck anfangs Ablösung der vordersten Gesteine, ... ... Weitere (größere) Felsmassen können nachstürzen * vgl. k-Wert (Durchlässigkeitsbeiwert): m/sec (gesteinsspez. Konstante d. Wasserleitfähigkeit); Teil der Darcy-Gleichung

Auslösende Faktoren (5) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Auslösende Faktoren (5) Geomorphologie Verwitterungsprozesse auslösend bei „kleinen Abgängen“ (Stein-, Blockschlag) Congelifraktion, Druckentlastungsverw. Vgl. Zunahme Frostwechsel,erhöhte Wasserverfügbarkeit (mehr Winterniederschlag bei wärmeren Temp.), Permafrostabnahme, Gletscherschwund, ... Bsp. Sandalp: Auslösung von Felsstürzen

Auslösende Faktoren (6) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Auslösende Faktoren (6) Hydrologie Hangunterschneidung bei erhöhtem Abfluss ... Erhöhte Wasserverfügbarkeit: vgl. Porenwasserdruck, Congelifraktion, ... Bedeutung der Niederschlagsentwicklung

Auslösende Faktoren (7) Permanente Faktoren – Variable Faktoren – Auslösende Faktoren Auslösende Faktoren (7) Anthropogene Faktoren Bautätigkeit in Hanglagen Steinbrüche Bergbau (vgl. Eiblschrofen) Staudämme (Bsp. Vaiont)

Zusammenfassende Bewertung Kritischer Systemzustand = Voraussetzung (= endogen) Übergang Variable F. und Auslösende F. schwer zu fassen Je „oberflächlicher“ ein Prozess, desto leichter (exogen) beeinflussbar „Vorteil“: Standortgebundenheit Nachteil: Spontanität

Gletschersturz Schnelle gravitative Massenbewegung Warum entstehen Gletscherstürze? - wesentliche Faktoren: Neigungsverhältnisse Kontaktzone Gletscher - felsiger Untergrund Im Eis wirkende Kräfte: Zugspannungen Druckspannungen (Kompressionen)

Gletschersturz (2) Differenzierung Hanggletscher - Talgletscher Hanggletscher: „Kalte Gletscher“, durch Klimaerwärmung gemäßigt  Stabilität - Talgletscher: Allg. Entschärfung durch Rückzug - aber Rückzug in steile Bereiche... Sekundärwirkungen !

Gletschersturz (3) Bedeutung im Alpenraum ? Beispiel Eigergletscher ca. 100 000m³ bedrohen die Station Eigergletscher der Jungfraubahn Weisshorn (Randa): 1972/73

Zusammenfassung-Entwicklung Steinschlag Tendenz: gleichbleibend - leichte Zunahme Eine Zunahme der Steinschläge könnte allenfalls durch vermehrt auftretende Extremwettersituationen stattfinden. Die Kenntnisse über sich verändernde Starkniederschläge sind noch vage. (BLOETZER et al)

Zusammenfassung-Entwicklung Felssturz Tendenz: lokale Zunahme Eine Zunahme der Felsstürze kann durch einen generellen Anstieg der Permafrostgrenze und durch extreme Niederschlagsereignisse vermutet werden (BLOETZER et al)

Zusammenfassung-Entwicklung Bergsturz Tendenz: keine Veränderung Bergstürze sind geologischer Natur. Deshalb sollten sie durch die Klimaveränderungen in keinerlei Hinsicht beeinflusst werden. (BLOETZER et al)

Zusammenfassung-Entwicklung Eissturz Tendenz: Zu- und Abnahme Der Rückzug führt zu einer Abnahme der Gefahr; die Temperierung von Hängegletschern könnte zu einer Destabilisierung führen. (BLOETZER et al)

Herausforderungen für die Zukunft (Raumplanung) Ausgangslage: geänderte Lebensformen Ausweitung d. Lebensraumes Bedeutung von Verkehrswegen Inwertsetzung des Hochgebirges (Tourismus)  Mensch nähert sich den Naturgefahren

Herausforderungen für die Zukunft (Raumplanung) (2) Gefahr: Zunehmende Überschneidung Lebensraum - Gefahrenzone daher: Forderung nach einer zukunftsorientierten Raumplanung mit Einbindung der Gefahrenentwicklung Problem: Prognosesicherheit der Gefahrenentwicklung

Herausforderungen für die Zukunft (Raumplanung) (3) Wahrscheinliche Auswirkungen einer „neuen“ Raumplanung zunehmend verdichtete Bauweise zur Vermeidung der Ausdehnung in Interferenzbereiche  Vermeidung von Schutzverbauungskosten

Schriftl. Fassung Powerpoint-Präsentation Zusammenfassung sind im Internet unter http://geo4.uibk.ac.at/users/jurgeit abrufbar !!!