Eiszeit

In den letzten 1'000'000 Jahren der Erdgeschichte gab es 4 Eiszeiten: die Günz- (vor 600’000– 530'000 Jahren), Mindel- (480'000 – 425'000), Riss- (310'000 – 190’000) und Würmvereisung (150'000 – 15'000). Sie sind nach bayrischen Flüssen benannt. Zu Beginn der letzten Eiszeit lebte in Europa bereits der Neandertaler-Mensch. Die Eisvorstösse wurden jeweils von wärmeren Perioden unterbrochen, in denen sich die Gletscher auf den heutigen Stand oder in noch höhere Lagen zurückzogen. Während den Eiszeiten lagen die Temperaturen in Mitteleuropa um rund 15°C und die Schneegrenze um 1200 m niedriger als heute. Mächtige Gletschermassen bedeckten nahezu die ganze Schweiz und drangen teilweise bis nach Süddeutschland vor. Der Norden Deutschlands wurde ebenfalls durch Gletscher bedeckt, die ihren Ursprung in Skandinavien hatten.Während den Eiszeiten war der Rhonegletscher der grösste Schweizer Gletscher(heute ist es der Aletschgletscher). Er füllte das ganze Wallis aus und teilte sich beim Genfersee in zwei Arme. Der eine wandte sich dem Jura entlang gegen Norden und gelangte in der Riss-Eiszeit bis gegen Basel. In der letzen Eiszeit (Würm) hatte er sein Ende in der Gegend zwischen Solothurn und Olten. Der südliche Arm folgte dem Rhonetal und dehnte sich weit über Genf bis gegen Lyon in Frankreich aus.Die Ausdehnung der eiszeitlichen Gletscher und deren Herkunft kann durch Findlinge oder erratische (verirrte) Blöcke rekonstruiert werden. Dies sind Gesteins- oder Felsbrocken die auf  den Gletscherrücken bis weit ins schweizerische Mittelland transportiert wurde. Oft sind sie von derartigen Ausmassen (einige 100 Kubikmeter), dass sie kaum von Menschenhand dorthin gebracht werden konnten. Da ein Gestein meist typisch für seinen Ursprungsort ist, kann dadurch auf die Wege der eiszeitlichen Gletscher  geschlossen werde. Endstände von Gletschern werden durch Moränen  angezeigt Es sind diese Hügel von Schutt, welche die Gletscher an Orten ablagerten, an denen die Gletscherzunge für einige Jahre stabil waren. Der Höchststand der Gletscher in den Alpen kann anhand der Schliffgrenze bestimmt werden. Oberhalb von ihr weisen die Berge zackige und splittrige Formen auf. Das Gebiet unterhalb der Schliffgrenze wurde vom Gletscher glattgeschliffen und man findet hier vor allem runde Felsformen(Rundhöcker). Im oberen Rhonetal war der Rhonegletscher über 1500 m dick und reichte in der Gegend von Brig bis gegen 2300 m hinauf. Der ganze Talkessel von Gletsch war bis auf etwa 2800 m Höhe mit Eis ausgefüllt, und der Rhonegletscher dehnte sich auch über den Grimselpass gegen Norde hin aus, wo er sich mit dem Aaregletscher vereinigte. Vor 13'500 Jahren reichte der Rhonegletscher noch bis Brig und vor 10’000 Jahren verliess er Oberwald. In Obergestelen zeugt noch heute eine  deutlich sichtbare Endmoräne vom kurzen Verweilen der Gletscherzunge. Auf ihrem Rücken hat die Dorfbevölkerung in hervorstechender Lage die Pfarrkirche des Dorfes errichtet. Heute sind die Gletscher der Schweizer Alpen auf dem wohl kleinsten Stand der letzten 1'000 Jahre.
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 1600 bis heute

Die Gletscherstände der letzen 400 Jahren sind uns einerseits aus Zeichnungen, Bilder und schriftlichen Quellen und anderseits andererseits aus der Lage der Endmoränen, die sich im Gletscherboden nordöstlich von Gletsch befinden, bekannt. Auch organische Einlagerungen in den Moränen (z. B. Holzkohlestücke) oder durch Grabungen erschlossene fossile Böden können Hilfe einer 14 C Analyse datiert werden und Aufschluss über die Gletscherstände geben. So weisen H.J. Zumbühl und H. Holzhauser in ihren 1988 erschienen Publikation „Alpengletscher in  der kleinen Eiszeit“, in der auch der Rhonegletscher sehr detailliert behandelt wird, auf zwei in der Nähe der Kapelle von Gletsch in etwa 50 – 70 cm Tiefe liegende Böden hin, die 1700 – 2400 Jahren alt sind.
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Messungen am Rhonegletscher

Ab 1874 wurden erstmals in der Schweiz die Veränderungen eines Gletschers mit geodätischer Genauigkeit gemessen. Die Schweizerische Gletscherkommissionen, auf Initiative des Schweizerischen Alpenclubs zusammen mit der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaften gegründet, wählte den Rhonegletscher als Studienobjekt. Die Resultate der jahrzehntelangen in Zusammenarbeit mit dem Eidg. topographischen Bureau (heute Landestopographie) durchgeführten Untersuchungen wurden von P. L. Mercanton 1916 in „Neue Denkschriften der Schweiz. Naturforschenden Gesellschaft“ unter dem Titel: „Vermessungen am Rhonegletscher 1874 –1915 publiziert. Albert Heim (1849 – 1937, Professor für Geologie an der ETH und Uni Zürich), der von 1910 – 1918 Präsident der Gletscherkommission war, schrieb im Vorwort dazu: „Der Gletscher ist ein gewaltiges Klimatoskop, das die Summenwirkung vieler Faktoren im Laufe von Jahrzehnten anzeigt und das zugleich in seinem Haushalt von Ernährung und Abschmelzung Jahre und Jahrzehnte ausgleicht. in nasskalten Jahren speichert der Gletscher Hunderte von Millionen Kubikmeter Wasser als Eis auf und erhält und speist damit warmen, trockenen Perioden unsere Flüsse. Während ein künstlich gestauter See für ein Wasserwerk imstande ist, die Ertragsdifferenzen der Monate auszugleichen, so ist der Gletscher ein natürlicher Ausgleicher für die Witterungscharakter  wechselnden Jahre und Jahrzehnte. Die richtige  Erkenntnis und Voraussicht all dieser Erscheinung wird immer mehr von unmittelbar praktischen Bedeutung für uns werden. Die ausgeführten Arbeiten bestanden in der Anlage eines trigonometrischen Spezialnetzes, der Aufnahme und Zeichnung einer Gesamtkarte 1:25'000 und eine Spezialkarte 1:5'000, sowie Messungsserien der die Physik des Gletschers betreffenden wichtigen Erscheinungen. Dazu gehörten Messungen zur Bewegung des Gletschers, der Niederschläge und der Ablation. Für die Jahre 1882 – 1912 wurde eine Volumenabnahme des Gletschers von 111 Millionen Kubikmeter Eis berechnet. Die bedeutenste der vorgenommenen Arbeiten bestand in der Anlage von mehreren in gerader Line quer über den Gletscher gelegten Profilen. Diese wurden durch faustgrosse und farbig bemalte Steine markiert, die in ununterbrochener Reihe aneinandergelegt waren. Alle 20 m wurde ein  kopfgrosser nummerierter Stein eingelegt, anhand dessen die genausten Messungen vorgenommen wurden. Im Firnbereich markierte man die Profile mit in den Schnee eingegrabene Holzplatten. Die Firnlinie wurde in eine Höhe von 2750 m gelegt. Insgesamt erstellten die Ingenieure und ihre Helfer 7 Profile. Jedes Jahr gegen Ende August wurde die Lage aller nummerierten Steine bestimmt und in die Karte eingezeichnet. Die Messungen ergaben, dass der Gletscher  in oder nahe seine Achse (Gletschermitte) am schnellsten fliesst. Die Geschwindigkeit schwankte von einem Jahr zum anderen nur weinig. Diese betrug im Firnbereich, sowie unterhalb davon bis gegen den Eisfall vom Belvedere etwa 100 m im Jahr im Eisfall selbst etwa 230 m und im Gletscherboden 5 – 30 m. Auffallend war, dass alle nummerierten Steine  nach etwa 4 Jahren Reise über den Eisfall hinweg in ihrer richteigen Reihenfolge wieder gefunden wurden. Die Stromlinien des Gletschers verliefen im Firngebiet leicht gegen die Gletschermitte zu, im Zehrgebiet gegen die Gletscherränder. Der Ort höchster  Geschwindigkeit war nicht in der Gletschermitte sonder jeweils etwas gegen das konkave (nach innen gewölbte) Ufer des Gletschers versetzt. Weiter wurden während 22 Jahren jeweils an denselben Stelle auf der Gletscheroberfläche Steine ausgelegt und deren Lage und Höhe genau vermessen. Nach einem Jahr nahm man ihre Position erneut auf und legte die Steine an ihren Ursprung zurück . Daraus erhielt man die jährliche Fliessgeschwindigkeit des Eise an derselben Stelle. Aus der geringen Dickenänderung des Gletschers während  den Messjahren konnte keine Gesetzesmässigkeiten für eine Änderung der Fliessgeschwindigkeit hergeleitet werden. Man stellte jedoch eindeutig fest, dass die Geschwindigkeit mit abnehmender Eisdicke abnahm und mit zunehmender Dicke wiederum zunahm. Durch Hineinschütten von Farbstoffen in die oberflächlichen Gletscherbäche bestimmte man die Fliessgeschwindigkeit des unter dem Gletscher abfliessenden Wassers. Sie betrug im Mittel 12 m in der Minute und entsprach damit einem offenen Bach mit analogem Gefälle und Wasserführung. Daraus wurde geschlossen, dass im oder unter dem Rhonegletscher keine den Wasserabfluss verlangsamenden Seen besteht. Eine Messung der Wasserabflussmenge in Januar 1903 zeigte, dass durch Abschmelzen an der  Gletscherunterseite maximal 2,3 l Wasser je Quadratkilometer und Sekunde oder 1,8 Millionen Kubikmeter im Jahr für den ganzen Gletscher entstehen konnten. Die zum Abschmelzen der Gletscherunterseite benötigte Energie stammt einerseits von der Erdwärme und anderseits von der Reibungswärme, die entsteht, wenn der Gletscher auf seinem Bett  dahingleitet. Dies entspricht 7 cm Wassersäule pro Jahr und ist damit ein recht bescheidener Betrag. Es handelt  sich aber hierbei um einen Maximalwert, da in den gemessenen Abflussmengen vermutlich noch Quellwasser enthalten ist, dessen Anteil nicht abgeschätzt werden kann. Mit einer weiteren Messung versuchte man die Frage zu klären, ob die Gletscherbewegung von der Jahreszeit abhänge. Dazu wurde im August 1883 und 1884, jeweils während zwei Wochen, die Bewegung von Steinen auf der Gletscheroberfläche genau untersucht. Aus dem Vergleich mit den Distanzen, welche die Steine nach einem Jahr zurückgelegt hatten, fand man, dass die durchschnittliche Jahresgeschwindigkeit etwa 10% höher war als die Sommergeschwindigkeit. Dieses Resultat löste einiges Erstaunen aus, da im allgemeinen angenommen wurde, dass die Sommergeschwindigkeit infolge verminderter Reibung zwischen Fels und Eis durch Wasserschichten leicht höher sei. In den Jahren 1979 – 1982  wurde an der ETH Zürich auf dem Rhonegletscher eine Untersuchung durchgeführt, die zum Ziel hatte die Massenbilanz des Rhonegletschers zu untersuchen. Anhand eines Messsystems von 116 Punkten, verteilt über den ganzen Gletscher wurde  der Massenzuwachs (Akkumulation, hauptsächlich durch Niederschläge in Form von Schnee) und der Massenverlust (Ablation hautsächlich durch Abschmelzen  von Schnee und Eis) bestimmt. Ein Gletscher kann in zwei Gebiete unterteilt werden: die Ablationszohne (Zehrgebiet) ist der  untere Teil des Gletschers, wo der Verlust an Eis und Schnee grösser ist als der Massenzuwachs und die Akkumulationszone (Nähr-, Firngebiet) derjenige, wo das Gegenteil zutrifft. Die beiden Gebiete werden durch die Gleichgewichtslinie getrennt, an der weder Zuwachs noch  Abschmelzen erfolgt. Das Gletscherjahr besteht aus einer Winter- und einer Sommerperiode. Die Winterperiode beginnt mit dem Zeitpunkt  des tiefsten Schnee- oder Eisstand (meist im Oktober) und endet wenn der höchste Stand erreicht ist (etwa Mai). Das Haushaltsjahr des Gletschers beginnt jeweils mit der Winterperiode. Die Grenze zwischen den beiden Zonen und der Zeitpunkt von Beginn und Ende der Periode können jeder Jahr unterschiedlich sein. Der Schneezuwachs wurde mit Hilfe von Lawinensonden, 8 m langen skalierten Aluminium-stangen, die jeweils am Anfang des Haushaltsjahres neu gesetzt wurden, und in den Schnee gegrabenen Schächten bestimmt. Um den Massenverlust unterhalb der Gleichgewichtslinie zu messen wurden mehrere Holzstangen von jeweils 2 m Länge übereinander 10 – 15 m tief ins Eis eingelassen. Für die Winterperiode und das ganze Jahr ermittelt man  spezifische Massenbilanzen. Ein positiver Wert bedeutet eine Zunahme und ein negativer eine Abnahme der Gesamtmasse des Gletschers. Die Massenbilanz ist  in Kubikmeter oder Wasseräquivalent angegeben, d.h. dem entsprechenden Volumen Wasser oder der Wassersäule, dem das Eis oder der Schnee entspricht, falls sie schmelzen. 1 Meter Wasserhöhe entspricht 1.11 m Eishöhe oder 1.67 m Höhe des Firnschnees Im Haushaltsjahr 1979/80 und 1980/81 wurde der Gletscher gesamthaft grösser, wogegen 1981/82 der Gletscher abnahm. Für die Jahre 1982 – 1990 liegen für den Rhonegletscher keine detaillierten Messungen vor. Von Auge ist jedoch deutlich ein starker Rückgang, vor allem seit etwa 1987, ersichtlich. Im Jahre 1991 wurden die Massenbianzmessungen  mit einer reduzierten Anzahl von Messpunkten, die aber repräsentativ für den ganzen Gletscher sein sollten, wieder aufgenommen. Die Massenbilanz des Rhonegletscher ist bis in eine Höhe von 2900 – 3000m ü.M. negativ. Oberhalb nimmt die Schnee und Eismasse alljährlich zu. Dies ist einerseits auf die tiefen Temperaturen in der Höhe und andererseits auf die mit der Höhe zunehmenden Niederschläge zurückzuführen. Beim Aufsteigen feuchter Luftmassen an einem Berghang kühlen sich diese nämlich ab, der überschüssige Wasserdampf beginnt zu Kondensieren und  es kommt zu Niederschlägen. Auf der Höhe des Belvederes (2300 m ü.M.) nimmt die Eisdecke jährlich um ca 6 – 8 m ab. An schönen Sommertagen kann die Abnahme bis zu 20 cm betragen. Durch die Bewegung des Gletschers wird die Abnahme der Dicke teilweise wieder ausgeglichen. Auf 3600 m ü.M. dagegen (Dammastock) kommen jährlich etwa 4 m Wasseräquivalent an Niederschlägen hinzu. entlang einer Höhenlinie kann der Massenverlust oder die Massenzunahme unterschiedlich sein. Die lokale Massenbilanz hängt nämlich nicht nur von der Temperatur (resp. Höhenlage) und den Niederschlägen ab, sondern auch von den Neigung und Exposition der Oberfläche (Sonnenscheindauer und  -einfall) deren  Rauhigkeit und den lokalen Winterverhältnissen (Verfrachtung des Niederschlages durch den Wind) und deren Albedo (Rückstrahlfähigkeit, weisse Flächen reflektieren das Sonnenlicht stärker als dunkle, mit Steinen und Sand bedeckte Flächen). von reinem bis leicht verschmutztem Eis wird etwa 30% der Einstrahlung reflektiert . Bei Neuschnee sind es 90%. Eine weitere Untersuchung der ETH Zürich im Jahre 1980 befasse sich mit der Messung der Eisdicke des Rhonegletschers. Diese wurde mit Hilfe der Radio-Echo-Sounding- oder Radar-Methode bestimmt. Man nutzte ein Monopulsradargerät und eine Frequenz von 5 MHz. Auf temperierten Gletschern ergeben sich bei Frequenzen über 10 MHz sehr grosse Streuverluste an wassergefüllten Hohlräumen oder wassergesättigten Schichten in Firn und Eis. In arktischen Gebieten, wo die Eistemperatur unter 0°C liegt  und in Eis keine Wasserein-schlüsse vorhanden sind, wird mit Frequenzen von 35 – 600 MHz gearbeitet. Die Geschwindigkeit der Radarwellen beträgt im Eis etwa 169'000 km/s. Diese werden am Gletscherbett reflektiert und vom Empfänger registriert. Aus der Messung der Laufzeit der elektromagnetischen Wellen kann die Eisdecke bestimmt werden. Als Antenne für Sender und Empfänger wurden 10 m lange Dispole aus normalem Draht verwendet, die mit einem Plastikschlauch überzogen waren. Diese legte man in einem Abstand von 50 m direkt auf die Gletscheroberfläche und zwar quer zur Gletscherrichtung, um möglichst geringe Reflexionen von den umliegenden Berghängen zu erhalten. Am 240 Stellen im unteren und mittleren Bereich des Gletschers wurde die Eisdicke bestimmt und es konnte eine Karte des Gletscher-bettes erstellt werden. Der Fehler der Tiefenwerte liegt bei 10%, und die Leistungsgrenze des Systems bei einer Eismächtigkeit von etwa 350 m, was auch der maximalen Eisdicke des Rhonegletscher entspricht. Bereits im Jahre 1931 wurden von W. Jost im Auftrag der Gletscherkommission in Zusammenarbeit mit dem Geophysikalischen Institut Göttingen seismische Eisdicken- messungen am Rhonegletscher durchgeführt Sie gehören zu den ersten derartigen Untersuchungen auf Gletschern überhaupt. An gegen 80 Stellen im unteren Gletscherteil wurden Sprengladungen gezündet und die erzeugten  Erschütterungen mit Seismographen registriert. Die Auswertung der Daten erlaubte es, eine Gletscherbettkarte zu zeichnen. Der Vergleich mit den Werten der Radarmessung zeigt Unterschiede von maximal 30 m bei Eisdicken von etwa 200m. Die mittlere Abweichung über das gesamte Gebiet beträgt etwa 10 m. Aus beiden Methoden wird aber im wesentlichen die gleiche Felstopographie erhalten, obwohl die Gletscherseismik zum Zeitpunkt der Messungen noch in den Anfängen steckte. Der Vorteil der Radarmessungen liegt im viel kleinerem materiellen und personellen Aufwand.
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