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Quantifizierung und klimatische Steuerung von rezenten Flugstaubeinträgen auf Schneeoberflächen in den Nördlichen Kalkalpen (Wetterstein-, Karwendelgebirge, Berchtesgadener Alpen, Deutschland)

[Measurement and climatic control of eolian sedimentation on snow cover surface in the Northern Calcareous Alps (Wetterstein-, Karwendel and Berchtesgadener Alps, Germany)]

Küfmann, Carola

Zeitschrift für Geomorphologie, NF Volume 50 Issue 2 (2006), p. 245 - 268

36 references

published: Jun 1, 2006

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ArtNo. ESP022005002013, Price: 29.00 €

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Kurzfassung

Erstmals werden für drei Untersuchungsgebiete in den Nördlichen Kalkalpen (Wetterstein-, Karwendelgebirge, Berchtesgadener Alpen) systematische Quantifizierungen von rezenten Flugstäuben auf Schneeoberflächen vorgestellt. Sie wurden während einer 2-jährigen Geländekampagne (2002, 2003) pro Gebiet auf je vier Messflächen in 22 Zeitintervallen in der Phase des Schneedeckenaufbaus („Winter“) und jener des Schneedeckenabbaus („Frühjahr“) gewonnen. Ein Novum ist auch die Abstimmung der Probennahme auf Großwetterlagen und Witterungsverläufe sowie die statistische Analyse der jeweiligen Wind und Niederschlagsverhältnisse je Messintervall. Die Tätigkeit der Südwinde (bes. Sektor 151° bis 180°S) steuert eindeutig die Höhe der Staubraten sowohl bei trockener als auch bei nasser Deposition. Die mineralogische Zusammensetzung ist in Abhängigkeit von der Aktivität unterschiedlicher Liefergebiete eine Funktion der jahreszeitlichen Schneebedeckung. Im Winter handelt es sich ausschließlich um Mineralstäube (Mittel: 93% Silikat, 7% Gesamtkarbonat) aus Wüstengebieten der Sahara. Belege hierfür sind gerundete, eisenoxid-belegte Quarze, Spuren von Hämatit und Gips sowie Diatomeenreste. Hingegen werden im Frühjahr zusätzliche Liefergebiete in mittlerer Distanz (50 bis 500 km) aktiv. Frische Bruchfazies (Quarz, grüne Hornblende) und typische Schwerminerale (z. B. Disthen, Granat) weisen in die kristallinen Zentral- und Südalpen. Diese jahreszeitlichen Einflüsse auf die äolische Dynamik dokumentieren sich auch in den gemessenen Staubraten. Sie betragen im Frühjahr im Mittel 64 mg/m2/d (Schwankung: 8 bis 135 mg/m2/d) und sind um den Faktor 5 höher als der Winterwert von 12 mg/m2/d (Schwankung: 0,7 bis 55 mg/m2/d). Die Ursachen dafür liegen in der höheren Staubfracht der Frühjahrswinde (ca. Faktor 4) in Kombination mit der verstärkten Südwindtätigkeit (Faktor 1,3 bis 2,3).

Abstract

Measurement and climatic control of eolian sedimentation on snow cover surface in the Northern Calcareous Alps (Wetterstein-, Karwendel and Berchtesgadener Alps, Germany). – It is for the very first time that data of systematic measurements of eolian deposition at three locations in the Northern Calcareous (Wetterstein, Karwendel and Berchtesgadener Mountains) are presented. The data are the result of a two-year field (2002/2003) record of dust deposition concentrated on snow surfaces. In every study area at all four sites, the measurements were carried out during the period of snow cover development in winter and the period of snow reduction in early spring season (time span of 22 seasonal intervals). Also something quite new is the sampling in relation to meteorological conditions as well as the statistic evaluation of the prevailing winds and precipitation per interval. The highest dust influx rates (dry deposition by wind and wet deposition by snow fall) correspond positively with high wind activity from southerly directions (esp. section 150° to 180°S). Furthermore striking is that even the mineralogical compositions of dust depend on the seasonal snow cover conditions controlling the potential deflation rates in the source areas at different distance. In winter the chemical composition reveals solely mineral dust (mean: 93% silicates, 7% total carbonates) transported by southerly wind systems from the Sahara. This is proved by well rounded quartz grains with iron hydroxide coatings, micas, feldspars, fragments of diatoms and traces of haematite and gypsum. On the contrary, in early springtime samples angular fragments of quartz, green hornblende and heavy minerals (e. g. disthene, garnet) dominate and reveal additional dust source areas in the Crystalline Central Alps and Southern Alps (distance: 50 to 500 km). In correlation to these seasonal differences the mean winter influx rate yields 12 mg/m2/d (variation: 0,7 to 55 mg/m2/d) and gains in early spring with 64 mg/m2/d (variation: 8 to 135 mg/m2/d), that is to say the factor 5. This is caused by an increased dust load (about factor 4) and a higher activity of southern winds (factor 1,3 to 2,3).

Résumé

La mesure des poussières éoliennes actuelles sur la surface de neige sous l’influence du climat dans les Alpes Calcaires du Nord (La montage de Wetterstein, Karwendel et Berchtesgadener Alpes, Allemagne). – C’est pour la première fois que les mesures systématiques des poussières éoliennes actuelles sur la surface de neige sont présentés pour les Alpes Calcaires du Nord (La montagne de Wetterstein, Karwendel et Berchtesgadener Alpes). Les données de mesure sont le résultat d’une campagne de mesure de deux ans (2002/2003), gagnées en fonction du développement de la couverture de neige: la période du développement en hiver et aussi la période de la dégradation au printemps. Un autre fait extraordinaire est l’échantillonnage en fonction de la situation atmosphérique et du climat et en outre l’évaluation statistique des paramètres météorologiques: c.-à-d. les situations de vent et la précipitation de neige pour chaque intervalle de la mesure. Le résultat important est la grande influence des vent des sud (specialement secteur 150°–180°S) sur la déposition éolienne sèche aussi bien qu’humide. Deplus, il existe une correlation entre la quantité et même la composition minéralogique en function du développement de la couverture de neige par saison. Elle influence fortement la déflation potentielle dans les sources d’origine des distances différentes. En hiver, il s’agit exclusivement de poussières de minéral (moyens: 93% silicates, 7% carbonates totaux) du Sahara transportées par les vents des sud. Des preuves de ces poussières sahariennes sont les grains de quartz particulièrement roulés et enrobés d’oxyde en fer, les micas, les traces d’hématite, les feldspaths et des fractures de diatomées. Au printemps, les poussières proviennent d’autres régions supplémentairement actives dans une distance moyenne (50 à 500 km). La fraîcheur des grains de quartz, de hornblende vert et des minéraux lourds (p. e. grenat, disthène) dirigent dans les séries cristallines des Alpes Centrales et des Alpes du Sud. L’influence saisonnière sur la dynamique éolienne se documente aussi dans les données de mesures. Elles s’élèvent à 64 mg/m2 /d au printemps dans le moyen (fluctuation: (8–135 mg/m2/d) et dépassent la valeur d’hiver de 12 mg/m2/d (fluctuation: 0,7–55 mg/m2/d) autour du facteur 5. Ce facteur des dépositions résulte ainsi du fret de poussière augmenté au printemps (environ facteur 4) et de l’accru de l’activité des vents du suds (facteur 1,3 à 2,3).

Keywords

rezente FlugstaubeinträgeSchneeoberflächenNördliche KalkalpenWettersteingebirgeKarwendelgebirgeBerchtesgadener AlpenGermanyeolian sedimentationsnow cover surface