Beschreibung
FIG. 1: Sensore HOBO Pendant® Temperature/Light Data Logger
Das Vorhandensein von Schnee auf dem Boden spielt eine wichtige Rolle bei der Beeinflussung des Wärmehaushalts des Bodens und des Energieaustauschs an der Grenzfläche zwischen Boden und Atmosphäre. Schnee ist bekanntlich ein hervorragender Isolator und begrenzt den Wärmeverlust des Bodens, was zu einer höheren durchschnittlichen jährlichen Bodentemperatur als der Lufttemperatur führt. Die Schneedecke ist in Bezug auf ihre Dicke, ihre ganzjährige Präsenz auf dem Boden usw. sicherlich einer der wichtigsten Faktoren für periglaziale Prozesse in alpinen Gebieten und für das Vorhandensein bzw. Fehlen von Permafrost. Es gibt sehr präzise Instrumente, mit denen das Vorhandensein und die Entwicklung der saisonalen Schneedecke überwacht werden können (Wetterstationen mit Sonar-Nivometer), oder es ist möglich, die Schneedecke durch manuelle Messungen direkt vor Ort zu überwachen. Diese Methoden sind teuer, erfordern einen beträchtlichen logistischen Aufwand und können in alpiner Umgebung erhebliche Risiken für den Betreiber mit sich bringen.
FIG. 2: Dettaglio dell’installazione dei sensori
Aus diesen Gründen ist an vielen alpinen Standorten eine kontinuierliche Überwachung der Schneedecke nicht möglich, und es ist daher schwierig, Informationen über diesen wichtigen Einflussfaktor auf periglaziale Prozesse zu erhalten. Mehrere Autoren haben eine Methode entwickelt, bei der kostengünstige Datenlogger zur Temperaturaufzeichnung eingesetzt werden, die vertikal an einer Stange angebracht sind und die Überwachung der Schneedecke durch den Vergleich der in der Atmosphäre gemessenen Temperaturen mit den unter der Schneeoberfläche gemessenen ermöglichen. Diese Methode stellt trotz einiger Einschränkungen einen guten Kompromiss zwischen relativ geringen Kosten und nachweisbaren Daten dar und wurde in Kanada bereits erfolgreich eingesetzt. Die Methode, die auch von unserer Arbeitsgruppe getestet wurde, erwies sich bisweilen als unzuverlässig, was wahrscheinlich auf Probleme im Zusammenhang mit der Fähigkeit solcher Sensoren zurückzuführen ist, Schneearten mit anderen Eigenschaften zu überwachen als diejenigen, bei denen die oben genannte Methode getestet wurde.
FIG. 3: Operazioni di manutenzione alla stazione di monitoraggio installata nel sito di Cima Uomo
Der Geologische Dienst der Autonomen Provinz Trient hat daher in Zusammenarbeit mit den Universitäten Padua und Pavia eine neue Methode zur Überwachung der Schneedecke entwickelt und getestet, die auf der Verwendung von Sensoren beruht, die sowohl die Temperatur als auch die Lichtintensität erfassen und die nicht nur in unserer Umgebung zuverlässiger sind Sie können auch in geringerer Anzahl für Schneestangen verwendet werden und ermöglichen die Erfassung selbst der kleinsten Schneedicke am Boden (5 cm), was mit Thermometern allein nicht möglich ist, da die Schneedecke eine Dicke von etwa 30 cm erfordert, um das Thermometer deutlich von den thermischen Bedingungen in der Luft zu isolieren.
Das Überwachungssystem besteht aus HOBO Pendant® Temperatur-/Licht-Datenloggern (Abb. 1), wasserdichten Datenloggern, die Lichtintensität und Temperaturdaten aufzeichnen. Der Temperaturmessbereich reicht von -20°C bis 70°C (mit einer Auflösung von 0,14°C bis 25°C und einer Genauigkeit von ± 0,53°C von 0°C bis 50°C), während der Messbereich für die Lichtintensität von 0 bis 320000 Lux reicht. Die Sensoren wurden mit Hilfe von Metallstützen entlang eines Lärchenpfahls installiert, der mit einer Holzstütze abgedeckt ist (Abb. 2), damit der Logger den ganzen Winter über horizontal bleibt. Die Sensoren wurden entlang des Mastes alle 40 cm von 0 cm bis 120 cm angebracht. Die am Pfahl installierten Sensoren waren nach Norden ausgerichtet, um die Auswirkungen der Erwärmung auf den Schnee rund um den Pfahl zu verringern. Das Abtastintervall beträgt sowohl für die T°- als auch für die Helligkeitsdaten 2 Stunden, damit die Daten für die gesamte Winterperiode aufgezeichnet werden können. Ein Temperatursensor wird dann 200 cm über dem Boden mit einem entsprechenden passiven Sonnenschutz angebracht, um die Lufttemperatur zu überwachen; ein zweiter Temperatursensor wird einige Zentimeter unterhalb des Bodens angebracht, um den thermischen Zustand des Bodens zu überwachen und somit weitere indirekte Daten über das Vorhandensein von Permafrost am Untersuchungsort zu erhalten.
FIG. 4: Grafico della copertura nevosa al suolo nel sito di monitoraggio di Cima Uomo, relativo alla stagione invernale 2017-2018, confrontato con il dato analogo registrato dalle vicine stazioni di rilevamento di Meteotrentino situate a Passo Valles ed a Passo S. Pellegrino. Una copertura nevosa omogenea di spessore superiore al metro isola il terreno dagli scambi termici con l’atmosfera
Bislang wurden drei "Schneestangen", die wie folgt aufgebaut sind, an drei Permafrostmessstellen im Trentino installiert: es handelt sich um drei Blockgletscher, zwei in der Presanella-Gruppe (im Val d'Amola und südlich des Maroccaro-Passes) und eine in den östlichen Dolomiten, in der Nähe von Cima Uomo (Seppi et al., 2014; Seppi et al. 2019).
Die drei Stangen sind seit der Wintersaison 2013-2014 an den oben genannten Standorten installiert und die Daten werden jährlich heruntergeladen und gewartet (Abb. 3). Die Verarbeitung der von den Sensoren aufgezeichneten Daten ermöglicht es, eine Grafik der Schneedickentrends mit einer Genauigkeit von 5 cm zu erhalten (Abb. 4).
Das beschriebene Überwachungssystem wurde während der Wintersaison 2014-2015 auf dem Schneefeld des Lawinenzentrums in Arabba (ARPAV Veneto) getestet und zeigte eine hervorragende Übereinstimmung mit den tatsächlichen Messungen.