Active rock glaciers as shallow groundwater reservoirs, Austrian Alps
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FACHBEITRAG
Active rock glaciers as shallow groundwater reservoirs, Austrian Alps Thomas Wagner1
· Alexander Brodacz1,3 · Karl Krainer2 · Gerfried Winkler1
Received: 15 October 2019 / Revised: 30 January 2020 © The Author(s) 2020
Abstract Rock glaciers are the most prominent landforms of alpine permafrost and comprise complex shallow aquifer systems in (high) alpine catchments. Recession analyses of groundwater discharge of four active rock glaciers that contain permafrost ground ice show that they have a base flow component of the order of a few liters per second, similar to that of a relict rock glacier in which permafrost ground ice is absent. This is related to an unfrozen (fine-grained) base layer with a thickness of about 10 m. Based on a threshold analysis of precipitation events and event water discharge, depressions atop the bedrock or the permafrost table seem to play only a minor role in storing groundwater. This important finding has rarely been documented, but is highly relevant for optimal groundwater resources management in sensitive (high) alpine catchments and ecosystems. All the rock glaciers analyzed here are located in the Austrian Alps and represent the nationwide sites where suitable discharge data are available. The analysis highlights the hydrogeological importance of these discrete permafrost-derived debris accumulations as complex shallow groundwater bodies with important—but limited—storage and buffer capabilities.
Keywords Rock glacier · Base flow · Recession analysis · Groundwater storage capacity · Permafrost
Aktive Blockgletscher als seichte Grundwasserspeicher der österreichischen Alpen Zusammenfassung Blockgletscher zählen zu den markantesten Landschaftsformen des alpinen Permafrosts und beinhalten komplexe, seichte Grundwasserleiter in (hoch-) alpinen Einzugsgebieten. Analysen des Auslaufverhaltens von vier intakten Blockgletschern, die Permafrosteis enthalten, zeigen, dass diese einen relevanten Basisabfluss in der Größenordnung von einigen Litern pro Sekunde besitzen, vergleichbar mit dem eines reliktischen Blockgletschers, der kein Permafrosteis mehr enthält. Dies wird mit einer ungefrorenen (feinkörnigen) Basisschicht mit einer Mächtigkeit von etwa 10 m in Verbindung gebracht. Basierend auf einer Schwellenwertanalyse von Niederschlagsereignissen und Ereigniswasserabfluss scheinen Senken/Vertiefungen im Festgesteins bzw. der Permafrosttafel nur eine untergeordnete Rolle bei der Grundwasserspeicherung zu spielen. Dies ist eine wichtige Erkenntnis, die bis jetzt nur selten dokumentiert werden konnte, jedoch für eine optimale Grundwasserressourcenplanung in sensiblen (hoch-) alpinen Einzugsgebieten bzw. Ökosystemen höchst relevant ist. Die hier analysierten Blockgletscher befinden sich alle in den Österreichischen Alpen und repräsentieren die nationalen Standorte, für die brauchbare Abflussdaten zur Verfügung stehen. Die Analysen unterstreichen die hydrogeologische Relevanz dieser diskreten Permafrost-bezogenen Schuttkörper als komplexe, seichte Grundwasserkörper, welche eine
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