Uni-Bayreuth

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Künstliche und natürliche Tracer zur Bestimmung der Fließzeiten und Entwässerungssysteme in einem hochalpinen Karstgebiet, Wettersteingebirge (Bayerische Alpen)

Ute Lauber1, Nico Goldscheider1
1 Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Hydrogeologie, Karlsruher Insitut für Technolgoie

O 4.1 in Alpine Hydrogeologie

30.05.2014, 17:20-17:40, H18, NW II

Wasserressourcen in alpinen Karstgebieten sind für den regionalen Wasserhaushalt von großer Bedeutung (Viviroli & Weingartner 2004). Dabei haben mittlere Fließzeiten des Grundwassers und dominierenden Entwässerungsstrukturen einen großen Einfluss auf das Abflussverhalten von Quellen und Alpenflüssen. Während geringe unterirdische Fließzeiten entlang bevorzugter Fließwege einen raschen Abfluss begünstigen und damit Abflussspitzen und Hochwasserereignisse verstärken, kann ein Teil des Wassers entlang von Trennflächen und feinklüftiger Gesteinsmatrix zwischengespeichert und in niederschlagsarmen Perioden langfristig als Basisabfluss abgegeben werden. Im Hinblick auf Klimaveränderungen und eine Umverteilung der Niederschläge ist daher ein umfassendes Verständnis der alpinen Grundwasserleiter erforderlich (Bates et al. 2008).

Zur Erforschung der alpinen Karstgebiete im deutschen Alpenraum findet derzeit ein Pilotprojekt im Wettersteingebirge statt; künstliche und natürliche Tracer sollen Aufschluss über die Fließzeiten und Entwässerungsstrukturen geben. Markierungsversuche mit Fluoreszenzfarbstoffen zeigen Durchgangskurven mit langem Tailing, die eine breite Verteilung der Fließzeiten belegen. Kurze Fließzeiten von wenigen Tagen dominieren entlang von Karststrukturen und offenen Klüften, während es an den Randbereichen dieser Fließwege zu einem verzögerten Transport kommt. Die Fließzeiten sind stark von den hydrologischen Verhältnissen abhängig und können je nach Abflussbedingungen um den Faktor 5 variieren. Tracernachweise mehr als ein Jahr nach der Eingabe belegen eine langfristige Zwischenspeicherung in feinen Klüften und immobilen Zonen der mächtigen ungesättigten Zone und sind charakteristisch für den diffusiven Austausch zwischen Klüften und Matrix.

Als natürliche Tracer wurden stabile Wasserisotope verwendet. Die so ermittelten mittleren Fließzeiten von 1-3 Monaten können einem Netzwerk aus gut durchlässigen und gut vernetzten Klüften und Spalten zugeordnet werden. Die Isotopen-Signatur an den Quellen belegt ebenfalls eine langfristige Abflusskomponente, die mit einer Verweilzeit von mehreren Jahren wesentlich zur Wasserspeicherung im alpinen Karstsystem beiträgt. Insgesamt erlauben die neuen Erkenntnisse die Entwicklung eines konzeptionellen Modells mit drei verschiedenen Fließsystemen (Karst/ Kluft/ Matrix) und ermöglichen ein besseres Verständnis der alpinen Grundwasserleiter hinsichtlich Abflussbildung, Speicherfunktion und Vulnerabilität. 



VIVIROLI, D. & WEINGARTNER, R. (2004): The hydrogeological significance of mountains: from regional to global scale. – Hydrology & Earth System Science, 8(6): 1016-1029; Göttingen.

BATES, B.C., KUNDZEWICZ, Z., PALUTIKOF, J., SHAOHONG, W. (2008): Climate change and water. – IPCC Technical paper VI. IPCC Secretariat; Geneva.



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Letzte Änderung 31.10.2013