In gebirgigen Regionen spielen Schnee, Gletscher und rock glaciers eine bedeutende Rolle als wertvolle hydrologische Ressourcen, indem sie beträchtliche Mengen an Schmelzwasser für Oberflächen- und Untergrundströme liefern. Die aktuellen Klimaveränderungen führen zu einem weltweiten Phänomen des schnellen Gletscherschwunds und eines früheren Beginns der Schmelzwasserabflusssaison. Diese Entwicklung führt zu einer Reduzierung der Wasserressourcen in den Bergen, was Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme und menschliche Gesellschaften hat.
Doch wie können diese Prozesse geschätzt und modelliert werden?
Ist es möglich, die relative Bedeutung der Eisschmelze, der Schneeschmelze und des Regenwassers für den Flussabfluss zu quantifizieren?
Wie beeinflusst der Beitrag verschiedener Abflusskomponenten die Wasserchemie und -qualität des Flusses?
Eine kürzlich durchgeführte Studie, in Zusammenarbeit zwischen der Freien Universität Bozen-Bolzano, dem Amt für Hydrologie und Staudämme der Autonomen Provinz Bozen-Bolzano und Eco Research, und anschließend im Journal of Hydrology veröffentlicht, hat diese Fragen erfolgreich in einem dreijährigen Forschungsprojekt in zwei alpinen Einzugsgebieten untersucht. Die Studie verwendete einen multichemischen Ansatz, um ein umfassendes Verständnis der hydrologischen Mechanismen im Zusammenhang mit Schnee, Gletschern und rock glaciers zu erlangen. Das Hauptziel der Studie bestand darin, die relative Bedeutung von Gletschern und rock glaciers für die Beeinflussung der Qualität von Süßwasserressourcen auf Einzugsgebietsebene zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Studie liefern unschätzbare Einblicke in die komplexen hydrologischen Prozesse und verdeutlichen die Auswirkungen verschiedener Abflusskomponenten auf die Chemie und Qualität des Flusswassers.
A B S T R A C T
Glaciers and rock glaciers are key elements of mountain hydrological systems, but their relative influence on the chemical and isotopic conditions of streams within the river continuum is still overlooked. During three consecutive years (2019–2021), we studied 24 stream sections in two catchments (Plima and Schnals, Eastern Italian Alps) with varying cover of glaciers and rock glaciers. End-member mixing models based on δ2H and d-excess revealed a large spatial and temporal variability in the contribution of different water sources to stream runoff. Overall, snowmelt (77 ± 17 %) and rainwater (5 ± 5 %) were the largest and the smallest runoff components, respectively. The ice melt contribution was high in streams fed by glaciers (23 ± 15 %) and rock glaciers (16 ± 16 %). In the highly-glacierised Plima basin, the tracer-based estimation of annual ice melt fraction matched reasonably well (90–167%) the mean annual glacial ice loss estimated by geodetic mass balance. In contrast, we found a large overestimation of the ice melt component derived from mixing models in the poorly glacierised (but rock glacier-rich) Schnals catchment. In streams influenced by rock glaciers, at both catchments the particular temporal patterns of electrical conductivity resulted in unreliable estimates of the meltwater/ groundwater fractions of runoff. Depending on the local lithology, concentrations of trace elements (Sr, Ni, Ba, Mn, Zn, Al) were high in streams fed by rock glaciers and glaciers, and close/below the limits of quantification in non-glacial streams. In alpine areas, the abundance of rock glaciers can confound the isotopic and chemical signature imparted by glaciers, thus hindering the use of tracer-based methods for hydrograph separation. Under the combined influence from glaciers and rock glaciers, concentrations of trace elements can surpass the limits for drinking water quality even in downstream areas, as we observed at the Schnals catchment for nickel.
