Gletscherbach - Glacial stream
Ein Gletscherbach ist ein kanalisiertes Gebiet, das von einem Gletscher gebildet wird, in dem sich flüssiges Wasser ansammelt und fließt. Gletscherbäche werden auch allgemein als "Gletscherstrom" oder / und "glazialer Schmelzwasserstrom" bezeichnet. Die Bewegung des Wassers wird durch die Schwerkraft und das Schmelzen des Eises beeinflusst und gelenkt . Das Schmelzen von Eis bildet verschiedene Arten von Gletscherströmen wie supraglaziale, englaziale, subglaziale und proglaziale Ströme. Wasser tritt in supraglaziale Bäche ein, die sich an der Spitze des Gletschers befinden, indem es in der Akkumulationszone durch Schnee filtert und in der FIRN- Zone Matschbecken bildet . Das Wasser sammelt sich oben auf dem Gletscher in supraglazialen Seen und in supraglazialen Bachkanälen. Das Schmelzwasser fließt dann durch verschiedene Bäche, die entweder im Inneren des Gletschers in englaziale Kanäle oder unter dem Gletscher in subglaziale Kanäle münden. Schließlich verlässt das Wasser den Gletscher durch proglaziale Bäche oder Seen. Proglaziale Bäche fungieren nicht nur als Endpunkt, sondern können auch Schmelzwasser aufnehmen. Gletscherbäche können eine bedeutende Rolle beim Energieaustausch und beim Transport von Schmelzwasser und Sedimenten spielen .
Stream-/Kanalbildung
Gletscher erodieren und lagern Sedimente durch Vordringen und Rückzug ab. Erosion erfolgt durch Abrieb und Zupfen . Diese Prozesse hängen von einer Vielzahl von Faktoren wie plattentektonischer Bewegung, vulkanischer Aktivität und Veränderungen der atmosphärischen Gaszusammensetzung ab. Durch Gletschererosion entstehen oft U-förmige Täler . Diese Täler ermöglichen eine gerichtete Wasserbewegung, wie sie in Gletscherbächen mit Schmelzwasser zu sehen ist. Subglaziale fluviale Erosion und glaziale Auswaschung entstehen durch das Schmelzen des Gletschers und erzeugen einen Wasserfluss, der Grundgestein verschleißen kann . Gletscherbäche können in Breite und Höhe von wenigen Zentimetern bis zu mehreren zehn Metern reichen. Die Ströme können anhand von drei Metriken klassifiziert werden: Oberfläche, Einschnitt und Schluchten. Die Inzision und die Sinuosität werden durch den Ausfluss und die Neigung beeinflusst . Wenn der Ausfluss und die Neigung größer sind, ist der Schnitt schneller und die Sinuosität ist höher. Die höhere Sinuosität bedeutet, dass der Abstand zwischen den oberen Ufern des Tals größer ist. Dies führt zur Bildung von trapezförmigen Canyon-ähnlichen Tälern. Der Strom wird durch Neigung beeinflusst basal Topographie , Eisdicke und fließen und glacier Ablation . Ein reales Beispiel für die Bildung von Schmelzwasserstromkanälen wird in diesem Video des Fox-Gletschers gezeigt .
Geografische Verteilung
Gletscherbäche sind weltweit in Regionen mit Gletschervorkommen zu finden, die sich oft in hohen Breiten oder alpinen Umgebungen befinden. Fernerkundung und andere GIS- Systeme werden häufig verwendet, um diese Ströme zu erkennen und zu untersuchen. Die Länge der Gletscherbäche variiert stark zwischen verschiedenen Regionen, oft abhängig von der Größe der Wasserscheide, in der sie sich befindet, und den Eigenschaften des Gletschers, der den Bachkanal gebildet hat .
Ein Beispiel für einen Gletscherstrom ist der Rupal River .
Hydrologie eiszeitlicher Schmelzwasserströme
Der Abfluss von Gletscherbächen schwankt im Laufe des Jahres je nach Schneeschmelze, Gletscherablation , Kanalgrenzenschmelze und Niederschlag . Die Abflussmessungen nehmen im Frühjahr zu und sind im Sommer am höchsten, in dem wärmere Temperaturen die Zugabe von Schmelzwasser fördern . Schmelzwasser trägt wesentlich zum jährlichen Wasserhaushalt vieler Gletscherbäche bei. Die Menge an Schmelzwasser, die ein Gletscherstrom erhält, hängt von der Größe der Wasserscheide ab, in der er sich befindet; größere Wassereinzugsgebiete neigen zu größeren Schneeansammlungen und daher zu hohen Schmelzwasser- und Jahresabflüssen. In Regionen mit ausgeprägter Gletscherpräsenz erhalten Gletscherbäche jedoch nur durchschnittlich 52% der Schmelzwasserproduktion; ein großer Teil des Schmelzwasserabflusses gelangt in die Gletscherspalten der umliegenden Gletscher.
Gletscherbäche unterliegen im Frühjahr und Sommer aufgrund der Gletscherschmelze oft Hochwasserimpulsen . Diese Flutimpulse verändern die Fließgeschwindigkeit und den Impuls des Baches, wodurch oft die Zusammensetzung des Gletscherstroms an Nährstoffen, gelösten Stoffen und gelöstem Gas erhöht wird. Die Produktivität von Ökosystemen ist oft in Gletscherbächen am höchsten, deren Abflussraten schwanken.
Ökologie
Der raue Zustand von Gletscherbächen ist nicht nur darauf zurückzuführen, dass sich Gletscherbäche oft in großen Höhen und Breiten befinden, sondern auch auf den konstanten Beitrag der Schneeschmelze. So sind niedrige Wassertemperaturen, variable Abflussraten, instabiles Substrat und Flussbett sowie erhöhte Trübung und Sedimentfracht der typische Zustand von Gletscherbächen.
Das Wachstum von Wirbellosen in Gletscherbächen ist schneller durch eine höhere Körpermasse gekennzeichnet. Die Gründe sind die geringe Konkurrenz und die reichliche Nahrungsquelle durch weniger überlebende Organismen. Die dominierende Art ist Diamesinae aus der Unterfamilie der Chironomiden . Andere Arten, die in Gletscherbächen leben können, sind Orthocladiinae , die die zweitdominante Art in kalten Bächen ist, benthische Algen, Periphyton und die Insektenfamilie Chironomidae .
Im Sommer erfahren Gletscherbäche aufgrund der Eisschmelze einen hohen Stromfluss. Der hohe Abfluss zeichnet sich durch hohe Trübung und Sedimenttransport aus , wodurch die Biomasse des ansässigen Periphytons reduziert wird . Am Ende des Sommers wird die Eisschmelze reduziert und die Strömung nimmt ab, was zu einer Zunahme der Periphyton-Population führt.
Darüber hinaus ist die Beta-Diversität in ähnlichen Breiten- und Höhen-Gletscherströmen ähnlich und im Vergleich zu nicht-glazialen Bereichen erhöht.
Stream-Typen
Alpenbäche können als kyral, krenal oder rhithral charakterisiert werden und unterscheiden sich in ihrer Ökologie.
Kyral
Kyral-Bäche sind die obersten Gletscherbäche, die sich über der permanenten Schneegrenze der Gletscher befinden. Diese Ströme werden von Gletscherschmelzwasser gespeist und haben Temperaturen unter 4°C. Niedrige Temperaturen kontrollieren die Organismen, die in diesem Bachabschnitt vorkommen. Im Allgemeinen gibt es innerhalb der ersten Meter unterhalb des Gletschereingangs keine Organismen; Organismen nehmen in ihrer Fülle und Vielfalt stromabwärts zu. Typische Arten von Kyralströmen bestehen aus Diamesin- Chironomiden und Simuliiden . Diese Organismen ernähren sich von Algen und allochthonen organischen Stoffen. In diesem Segment sind keine Fische, Angiospermen oder Plankton zu finden.
Krenal
Krenal Bäche (auch Quellbäche genannt) kommen in allen Höhenlagen vor und beziehen ihre Quellen aus dem Grundwasser. Diese Wasserquelle bietet dem Bach eine gut sauerstoffreiche Umgebung mit konstantem Fluss und stabilen Temperaturen, die im Laufe des Jahres nur 1-2 ° C variieren. Diese Bedingungen ermöglichen es einer vielfältigen Gemeinschaft von Organismen, die Umwelt zu bewohnen. Hier findet man verschiedene Arten von Algen, Moos und Tundravegetation. Einige Fische, wie der Seesaibling , verlassen sich in den Wintermonaten auf diese Bäche als Laichplätze . In höheren Lagen sind Chironomidae , insbesondere Diamesa , die dominierende Fauna. In niedrigeren Lagen werden Flohkrebse , Asseln und Weichtiere dominanter.
Rhithral
Rhithralen Strom Quellen stammen aus snowmelt, wodurch weichem Wasser , das überwiegend aus besteht aus Natrium - Ionen . Die Temperatur variiert stark und reicht von 5-10°C. Die hier gefundene Vegetation besteht hauptsächlich aus Moosen und Makroalgen wie Chrysophyten , Chlorophyten , Cyanophyten und Rhodophyten . Bei Wirbellosen werden in diesen Strömen typischerweise Plecoptera , Ephemeroptera , Trichoptera , Diptera , Turbellarien , Milben , Oligochaeten und Nematoden gefunden. Es gibt eine begrenzte Anzahl von Fischarten, die diese Umgebung bewohnen, wie Salmoniden und manchmal Forellen , Welse oder Darter .
Menschliche Auswirkungen
Klimawandel
Die durch den Klimawandel induzierte Gletscherrezession kann die Auswirkungen der saisonalen Strömung des Baches verringern und sich auf die Wasserquellen des Baches auswirken. Es wird erwartet, dass mit der Gletscherrezession schließlich weniger Oberflächenwasser fließt. Dies liegt daran, dass hochalpine Gebiete in der Regel fast keine unterirdischen Wasserspeicher haben und somit keine Grundwasserleiter aufweisen , die dem Bach eine zuverlässige alternative Wasserquelle hätten bieten können. Dies bedeutet, dass Gletscherbäche in Zukunft intermittierend werden könnten. Bäche, die zuverlässige Wasserquellen haben und nicht zeitweise austrocknen, werden wahrscheinlich wärmer sein, was es Organismen stromabwärts ermöglichen wird, in höhere Lagen zu wandern und neues Territorium zu erobern. Eine im Südosten Alaskas durchgeführte Studie legt nahe, dass die Gletscherrezession Veränderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Küstengewässern beeinflusst, die stromabwärts von Gletscherströmen verbunden sind. Diese Veränderungen könnten schwerwiegende Folgen für das Laichen von Lachsen, die Produktivität der Ökosysteme und die Eutrophierung haben .
Verschmutzung
Alpenregionen gelten im Allgemeinen als unberührte Umgebungen, weit entfernt von menschlichem Einfluss. Dies ist jedoch nicht der Fall. Schadstoffe in der Luft, wie einige Pestizide , können sich in alpinen Gebieten anreichern und für die in diesen Umgebungen lebenden Wasserorganismen ein Gesundheitsrisiko darstellen. Die Kontamination mit persistenten organischen Schadstoffen (POPs) erfolgt meist durch lokale Emissionen und den Transport. Der Gletscherrückgang von älterem Gletschereis, das Schadstoffe enthält, die vor Jahrzehnten auf dem Eis abgelagert wurden (z. B. DDT ), wird in das Bachökosystem eindringen und dort gesundheitliche Auswirkungen auf die in / stromabwärts der Umwelt lebenden Organismen haben. Bei wärmeren Temperaturen führt die schnelle Schneeschmelze zu einer größeren Konzentration von Schadstoffen, die sofort in den Bach gelangen.
Stream-Überwachung
Makroinvertebraten (z. B. Mücken ) sind Indikatorarten und werden oft untersucht, um festzustellen, wie der Mensch das Ökosystem beeinflusst. Leider wurden die Umweltpräferenzen von Makroinvertebraten in alpinen Umgebungen unzureichend erforscht, was die Überwachung der Veränderungen in Gletscherbächen erschwert.