Permafrost in Austria - PART I: Impact of climate change on alpine permafrost and related hydrological effects

Projektleitung: Prof. Dr. Karl KRAINER, Institut für Geologie und Paläontologie, Universität Innsbruck
Dauer: 4 Jahre (ab 2007)


Kurzfassung

Permafrost in Österreich - TEIL I: Einfluss des Klimawandels auf den Alpinen Permafrost und Auswirkungen auf die Hydrologie

Im alpinen Raum ist die Kryosphäre am stärksten vom Klimawandel betroffen. Während jedoch der Rückzug der Gletscher seit der Kleinen Eiszeit gut dokumentiert ist, sind Verbreitung und Veränderung des alpinen Permafrostes weder flächenhaft, noch in Bezug auf Tiefe und Eisvolumen ausreichend bekannt. Ziel des gegenständlichen Projektes ist (1) die quantitative Erfassung des Permafrostes in einem abgeschlossenen, hochalpinen Einzugsgebiet, (2) seine Reaktion auf den Klimawandel, sowie (3) die Modellierung des Abflussverhaltens unter Szenarien sich verändernden Permafrostes. Das Untersuchungsgebiet liegt im Kaunertal (Ötztaler Alpen) und umfasst eine Fläche von zirka fünf Quadratkilometern. Blockgletscher und Strukturböden weisen auf ausgedehnten alpinen Permafrost hin. Die aktuelle Verbreitung des Permafrosts soll durch eine umfassende Methodenkombination (Luftbilder und hoch auflösende Geländemodelle, geologisch-morphologische Kartierung, geophysikalische Strukturerkundung, Bodentemperatur, etc.) erfasst werden. Lokales Klima, Niederschlag und Abfluss werden in die Beobachtung einbezogen.


Kontakt:
Prof. Dr. Karl Krainer
Institut für Geologie und Paläontologie
Universität Innsbruck
Innrain 52, 6020 Innsbruck
T +43 512 507-5585
F +43 512 507-2914
Karl.Krainer@uibk.ac.at

Permafrost in Austria - PART II: Permafrost in rock mass and its effect on ground stability and rock fall

Projektleitung: Dr. Michael STAUDINGER, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Regionalstelle für Salzburg und Oberösterreich
Dauer: 4 Jahre (ab 2007)


Kurzfassung

Permafrost in Österreich - TEIL II: Permafrost im alpinen Fels

Der Klimawandel betrifft in den Alpen hauptsächlich Gletscher und die Permafrostverteilung. Daten über den Gletscherrückzug liegen in hoher Detailtiefe vor, über Permafrostverteilung, dessen Mächtigkeit und flächige Ausdehnung ist hingegen wenig bekannt. Es gihbt zahlreiche Hinweise durch Unstabilitäten bei Gipfelaufbauten und verstärkter Erosion an steilen Felswänden, dass der Permafrost im Hochgebirge abnimmt. Die verschiedene Permafrosttypen und die durch die Klimawandel bedingten Änderungen wirken sich auf die morphologische Entwicklung, Mikroklima, Fauna, Flora und hydrologisches Regime des Hochgebirges aus. Alpine Gefahren und geotechnische Probleme nehmen dadurch zu. In diesem Projekt werden durch die Messungen von Felstemperaturen, meteorologischen, hydrologsichen geophysikalischen und geodätischen Parametern rund um den Sonnblickgipfelaufbau die Auswirkungen des Klimawandels auf den Permafrost dokumentiert. Durch eine Modellierung des Permafrostverhaltens im Fels können die Auswirkungen zukünftiger Klimaänderungen für den Gipfelaufbau berechnet werden.


Kontakt:
Dr. Michael Staudinger
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Regionalstelle für Salzburg und Oberösterreich
Freisaalweg 16, 5020 Salzburg
T +43 662 626301-24
F +43 662 625838
michael.staudinger@zamg.ac.at

Monitoring and Predicting Acceleration and Deceleration of Large Landslides - Part of TU Vienna

Projektleitung: Prof. Dr. Ewald BRÜCKL, Institut für Geodäsie und Geophysik, Technische Universität Wien
Dauer: 4 Jahre (ab 2008)

Kontakt:
Prof. Dr. Ewald Brückl
Institut für Geodäsie und Geophysik
Technische Universität Wien
Gusshausstraße 27-29, 1040 Wien
T +43 1 58801-12820
F +43 1 58801-12892
ebrueckl@luna.tuwien.ac.at

Monitoring and Predicting Acceleration and Deceleration of Large Landslides - Part of TU Graz (Geodetic investigations)

Projektleitung: Prof. Dr. Fritz K. BRUNNER, Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme, Technische Universität Graz
Dauer: 4 Jahre (ab 2008)


Kurzfassung

Monitoring und Vorhersage von Beschleunigung und Verlangsamung von großen Rutschungen - TUG: Geodätische Untersuchungen

Tiefes Kriechen im Fels ist ein häufiges Phänomen von großen alpinen Hängen. Diese Massenbewegungen zeigen oft episodische Phasen mit großen Rutschgeschwindigkeiten. Es gibt etliche Beispiele, wo sich die Bewegung in eine sehr schnelle und katastrophale Felsrutschung verändert. Von besonderem Interesse wäre das Verständnis der Beschleunigung und Verlangsamung der Rutschung, die ohne erkennbare Korrelation mit externen Einflüssen entstehen. Die Untersuchungen im Feld konzentrieren sich auf die Gradenbach Rutschung. Es werden hauptsächlich GPS Vermessungen, seismische Messungen (TUW) und eine neu entwickelte Strain Rosette eingesetzt. Die große Strain Rosette besteht aus drei in den Hang eingebetteten faseroptischen Sensoren (5 m lang). Die erreichbare Resolution ist ungefähr 103 höher als die der GPS Resultate, aber bei 1 kHz Zeitauflösung. Diese Daten zusammen mit dem Monitoring von seismischen Prozessen (TUW) sollten die Bestimmung der Natur der Beschleunigungen und Verlangsamungen von Rutschbewegungen ermöglichen. Auf der Basis dieser Erkenntnisse sollen Kurz- und Langzeitvorhersagemethoden erarbeitet werden, welche die Reduktion der Auswirkungen einer katastrophal beschleunigten Rutschung ermöglichen.


Kontakt:
Prof. Dr. Fritz K. Brunner
Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme
Technische Universität Graz
Steyrergasse 30, 8010 Graz
T +43 316 8736321
F +43 316 8736820
fritz.brunner@tugraz.at

Mountain floods - regional joint probability estimation of extreme events

Projektleitung: Prof. Dr. Günter BLÖSCHL, Institut für Hydraulik, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft, Technische Universität Wien
Dauer: 3 Jahre (ab 2008)


Kurzfassung

Hochwässer im Gebirge - regionale Schätzung von gemeinsamen Wahrscheinlichkeiten extremer Ereignisse

In diesem Projekt werden die probabilistischen Eigenschaften von Hochwässern auf regionaler Ebene untersucht, um Einblick in die Einflussfaktoren zu gewinnen. Abhängigkeitsmodelle (Copulas) werden verwendet, um die gemeinsamen Wahrscheinlichkeiten von Hochwasserkenngrößen zu beschreiben, insbesondere die Abhängigkeit zwischen Hochwasserscheitel und Hochwasserfracht, und die Abhängigkeit zwischen Hochwasserdurchfluss an den Zubringern und dem Hauptgewässer. Synthetische Abflusszeitreihen werden generiert, um die geeignetsten Copula-Funktionen und Parameter zu finden, die mittels Hochwasserdaten zahlreicher Einzugsgebiete in der Slowakei und in Österreich getestet werden. Die Ergebnisse dieses Projektes zielen auf ein besseres Verständnis der Abhängigkeitseigenschaften als Funktion der Größe der Hochwässer ab, ihrer kausalen Einflussgrößen, sowie ihrer räumlichen und zeitlichen Variabilität. Sie dienen als Basis für eine genauere Extrapolation auf extreme Hochwässer und in unbeobachtete Einzugsgebiete als dies mit Standardmethoden möglich ist.


Kontakt:
Prof. Dr. Günter Blöschl
Institut für Hydraulik, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T +43 1 58801-22315
F +43 1 58801-22399
bloeschl@hydro.tuwien.ac.at

Hydrological modelling of peak runoff in alpine catchments under climate change scenarios

Projektleitung: Dr. Stefan ACHLEITNER, alpS - Zentrum für Naturgefahren Management GmbH
Dauer: 2 Jahre (ab 2008)


Kurzfassung

Hydrologische Modellierung von extremen Abflussereignissen in alpinen Einzugsgebieten unter Berücksichtigung von Szenarien des Klimawandels

Das zukünftige Klima wird nach Überzeugung des IPCC durch markante Änderungen der derzeitigen raumzeitlichen Muster von Niederschlag und Temperatur geprägt sein. Der unmittelbare Einfluss auf das Abflussgeschehen ist dabei im Kontext von großen Abflussereignissen mit Überschwemmungspotenzial von besonderem Interesse. Ziel des vorliegenden Projektes ist in diesem Zusammenhang die Abschätzung der Veränderung von Spitzenabflüssen während Starkregenereignissen unter Berücksichtigung von Szenarien des zukünftigen Klimas. Alpine Einzugsgebiete sind besonders betroffen, da hier Änderungen sowohl des Niederschlages als auch der Temperatur die Abflussbildung markant beeinflussen. Der Ansatz skaliert mit Modellrechnungen (Global Climate Models - GCM) gewonnene Simulationsdaten in Raum und Zeit anhand von 'pattern scaling' Techniken um adäquate Eingabedaten für die hydrologische Modellierung von kritischen Spitzenabflussereignissen zu gewinnen. Der Unsicherheit der Dimension zukünftiger Spitzenabflussereignisse wird Rechnung getragen durch die Verwendung von GCM Simulationen auf Basis von vier verschiedenen aussagekräftigen Szenarien von Treibhausgasemissionen. Das Projekt möchte damit einen Einblick in zukünftig mögliche Spitzenabflüsse in ausgewählten alpinen Einzugsgebieten liefern.


Kontakt:
Dr. Stefan Achleitner
alpS - Zentrum für Naturgefahren Management GmbH
Grabenweg 3, 6020 Innsbruck
T +43 512 392929-31
F +43 512 392929-39
achleitner@alps-gmbh.com

Distributed Saturation and Flow Velocity Measurement in Alpine Hillslopes

Projektleitung: DI Gerhard KAPELLER, Institut für Infrastruktur, Arbeitsbereich Wasserbau, Universität Innsbruck,
Dauer: 3 Jahre (ab 2008)


Kurzfassung

Verteilte Messung des Sättigungsgrades und der Filtergeschwindigkeit in alpinen Hängen

Das bessere Verständnis hydraulischer und geotechnischer Prozesse oberflächennaher Hangrutschungen ist nach wie vor eine Herausforderung für Ingenieure. Mit Hilfe der verteilten faseroptischen Temperaturmessung (DFOT) können die maßgebenden Faktoren, das sind Filtergeschwindigkeit und Sättigungsgrad, entlang eines optischen Kabels bestimmt werden. Bei einer Auflösung von bis zu 25 cm ergibt sich eine sehr hohe Informationsdichte entlang des Kabels. Aufgrund der maximalen Kabellänge von einigen Kilometern ist eine Beobachtung des gesamten Hanges möglich. Das Hauptziel dieser Untersuchung liegt in der Einführung und dem Nachweis der Funktionalität dieser innovativen Technologie zur Hangbeobachtung. Basierend auf der hohen Auflösung und der Kenntnis über das Verhalten der maßgebenden Faktoren infolge Regenwasserinfiltration werden die komplexen Prozesse rutschgefährdeter, oberflächennaher Hänge verständlicher.


Kontakt:
DI Gerhard Kapeller
Institut für Infrastruktur
Arbeitsbereich Wasserbau
Universität Innsbruck
Technikerstr. 13, 6020 Innsbruck
T +43 512 507-6911
F +43 512 507-2912
gerhard.kapeller@uibk.ac.at