ETH-forskare har identifierat en stenglaciär i kantonen Valais som försämras och rör sig mycket snabbt. Lyckligtvis, det utgör inte ett omedelbart hot mot människor och infrastruktur.

Hällglaciärer, som innehåller is och stenskräp som alpin permafrost, förändras snabbt och djupgående som svar på klimatförändringarna. De skapar risk för massrörelser när de kryper nerför, avta, sprids och ibland kollapsar. Frågan är om dessa glaciärer potentiellt kan utgöra ett hot mot det omgivande området, inklusive lokala invånare och infrastruktur.

För att svara på denna fråga, forskare från ett antal ETH-institut, och från ETH spin-off Terrasense, har utfört en detaljerad studie av en stenglaciär belägen vid foten av berget Furggwanghorn i Turtmanndalen, i kantonen Valais. Deras studie har precis publicerats i tidskriften Permafrost och Periglaciala processer .

"För att identifiera det potentiella hotet, du måste först fastställa tillståndet för stenglaciären, och förstå hur det beter sig, säger Thomas Buchli, en tidigare doktorand forskare vid ordföranden för geoteknisk teknik vid ETH Zürich. "Det finns fortfarande några luckor i vår kunskap här."

Även om det finns många studier på stenglaciärer, forskare har generellt fokuserat på att mäta deras yt- och inre temperaturer, såväl som deras yta kryphastigheter. "Samspelet mellan markmekaniken, marktemperaturen och vattnet inuti en bergglaciär har aldrig undersökts så detaljerat, "Buchli betonar. Olika mätningar måste kombineras för att uppnå detta. De flesta undersökningar hittills har begränsats till aspekter som temperatur eller ytrörelser, och denna information har jämförts med andra stenglaciärer. Men dessa jämförelser är inte alltid till hjälp för att förstå en enskild bergsglaciär.

När han skrev sin avhandling, den geotekniska ingenjören Buchli samarbetade med geofysiker, hydrologer och geologer, med hjälp av en imponerande arsenal av mät- och övervakningsutrustning som var placerad på och nära Furggwanghorn-glaciären.

Bland annat, forskarna använde radar- och lasermätapparater för att karakterisera ytan. Med hjälp av GPS, de bestämde också klippglaciärens ytkryphastighet. För att undersöka markens struktur, temperatur och vattenhalt, såväl som de interna kryphastigheterna, ingenjörerna borrade flera hål upp till 30 meter djupa in i permafrosten. De satte in termistorer för att mäta temperaturen och även nya inklinometrar i dessa borrhål. Några av mätningarna var unika:i ett borrhål, till exempel, Buchli kunde för första gången upptäcka kontinuerliga kryprörelser vid stenglaciären på upp till tre meter. Forskarna fick ytterligare information om bergglaciärens skiktning och struktur med geofysiska undersökningar.

Genom att länka samman data, forskarna kunde få en unikt detaljerad bild och en markmodell som hjälpte till att förklara bergglaciärens beteende.

Det var slående hur snabbt och kraftfullt bergglaciärens yta rörde sig och förändrades under undersökningsperioden. Forskare visste redan att Furggwanghorn-glaciären värms upp och försämras snabbare än majoriteten av andra stenglaciärer. "Ändå, Jag blev förvånad över hastigheten, säger Buchli. Lutar, vridning, avtar – allt på stenglaciären var på något sätt i konstant rörelse."

Dock, stenglaciären rörde sig inte som en massa, men i sektioner. Den rörde sig nedför över flera meter per år i en del av frontområdet, medan rörelsen i dess ackumuleringszon bara var några decimeter och den var helt statisk i en annan del av den främre delen.

Olika faktorer kan betraktas som drivkrafter för dessa förändringar:nederbörd, värmande lufttemperaturer, vattenhalt och givetvis permafrostens temperatur och sammansättning. "Det finns många faktorer som styr en stenglaciär. Att isolera bara en av dem är svårt, säger Buchli.

"Furggwanghorn-glaciären är också relativt varm, " säger geoteknisk ingenjör. I början av mätningarna, temperaturerna i kärnan av permafrosten låg något under fryspunkten. Ytvatten fryser inte nödvändigtvis och rinner genom ett system fyllt av porer och sprickor. Om permafrosten var kallare, vattnet skulle bli till is. Denna permafrost skulle innehålla en mer kontinuerlig isfas, och därmed vara starkare och mindre permeabel.

Temperaturerna steg kontinuerligt i permafrosten under de sex år av mätningar. De ligger just nu knappt över noll i stora delar av bergglaciären.

"Redan under borrning, vi insåg att stenglaciären måste vara relativt varm, eftersom borrhuvudet hela tiden stötte på platser med fritt vatten, " minns Buchli.

Vatten som strömmar genom bergglaciären bör också vara ansvarig för några av ytdeformationerna, han säger. Vatten transporterar värme utifrån till bergglaciären. Permafrosten tinar, och orsakar sättningar i marken ovanför. Dock, forskarna har ännu inte helt förstått hur vattnet rinner genom stenglaciären. "Vattenflödet genom en stenglaciär är mycket komplext och svårt att undersöka, " säger Buchli.

Forskarna kunde inte hitta någon omedelbar fara för området nedanför – i det här fallet, Turtmanndalen. Det är mer troligt att stenglaciären, eller delar av det, kommer tyst att avta, lämnar ofruset skräp efter sig. "Dessa kan utlösa ett skräpflöde under mycket kraftiga regn i värsta fall och sedan utgöra ett mycket verkligt hot, " säger Buchli. När det gäller Furggwanghorn-glaciären, dock, forskarna har inte funnit några bevis för en utveckling i denna riktning. Ändå, stenglaciärer kräver fortfarande konstant övervakning.