Proglacial icing Rieperbreen - tracking the source of water with natural and artificial tracers

• Main Author: Sapper, Sarah Elise
• Format: Thesis
• Language: unknown
• Published: 2018
• Subjects: 38.09 Physische Geographie; 38.32 Geochemie; 38.43 Gletscherkunde; 38.45 Geomorphologie; 38.49 Glazialmorphologie; 38.85 Hydrologie: Allgemeines; 38.86 Grundwasser; 38.87 Oberflächenwasser; proglaziales Aufeis / Rieperbreen / Spitzbergen / Svalbard / kalter Gletscher / Hydrochemie / Tracer / Georadar / Färbeversuch / Wasserisotope; proglacial icing / naled / Aufeis / Rieperbreen / Spitsbergen / Svalbard / cold-based glacier / hydrochemistry / tracer / ground-penetrating radar; High Rock; Langen; Rieperbreen; Svalbard; Cold-based glacier; glacier; Ice; ice core; permafrost; Spitzbergen; Spitsbergen
• Online Access: http://othes.univie.ac.at/53175/

Im Vergleich zu polythermalen Gletschern wurde bisher wenig Forschung über die Entstehung von proglazialem Aufeis vor kalten Gletschern betrieben. Aus diesem Grund bestehen beträchtliche Wissenslücken hinsichtlich der Herkunft des Wassers, welches diese Eiskörper bildet, seiner Fließwege und der Verweilzeit. Diese Studie untersucht das proglaziale Aufeis des Rieperbreen-Gletschers, welcher sich im Zentrum der Insel Spitzbergen befindet. Mehrere Wasserquellen werden identifiziert, welche zur Bildung des Eiskörpers beitragen könnten. Dazu zählen subglazial gespeichertes Sommerschmelzwasser, Wasser aus einem See zwischen den Endmoränen, Grundwasser von unterhalb des Permafrosts mit einer langen Verweilzeit und oberflächlich geleitetes Schneeschmelzwasser sowie Regen. Ziel der Arbeit ist es, den Ursprung des Wassers herauszufinden, welches im Winter Aufeis vor kalten Gletschern ausformt. Die Herkunft des Wassers und dessen Fließwege wird durch die Quantifizierung von natürlichen Tracern wie die Ionenzusammensetzung und das Verhältnis stabiler Wasserstoff- (δ2H) und Sauerstoffisotope (δ18O) in Eisbohrkernen und Wasserproben sowie durch Färbeversuche des gegenwärtigen Gletscherabflusssystems mit künstlichen Tracern analysiert. Diese Methoden werden durch geophysikalische Untersuchungen des Aufeises mit einem hochfrequenten Georadar ergänzt. Hydrochemische Ergebnisse lassen vermuten, dass es sich beim Ursprung des Wassers um Schneeschmelzwasser aus einer nicht ausgewaschenen Schneedecke handelt. Dieses stammt von winterlichen Wärmeperioden. Bevor das Wasser etwa 1 km vor der heutigen Gletscherfront an die Oberfläche tritt, wird es unterirdisch mit langsamer Fließgeschwindigkeit durch einen unter Druck stehenden und anoxischen Kanal geleitet, der sich mit eingeschränkter Verbindung zur Atmosphäre und einem hohen Sediment-Wasser-Kontakt auszeichnet. Die Ergebnisse dieser Studie stellen die häufigste Theorie der Aufeisbildung vor kalten Gletschern durch den langsamen winterlichen Austritt von subglazial gespeichertem Sommerschmelzwasser in Frage, indem sie auf einen anderen Wasserursprung und eine andere Fließwegkonfiguration hindeuten. In comparison to polythermal glaciers, little research has been conducted on the occurrence of proglacial icings adjacent to cold-based glaciers, wherefore considerable knowledge gaps exist regarding the origin of water forming these extrusive ice bodies, its flow pathways and residence time. This study examines the proglacial icing of the Rieperbreen glacier in Central Spitsbergen, Svalbard, and assesses the contribution of possible water sources, such as sub-glacially stored summer meltwater, water from a kettle lake, long residence sub-permafrost groundwater and surficially routed snowmelt and rain, in the formation of the ice body. The aim is to establish the source of water feeding icings next to cold-based glaciers. The provenance of the water and its routing is investigated through the analysis of natural tracers (major ions and stable water isotope ratios δ2H and δ18O) of ice core and water samples and artificial (dye) tracer investigations of the present glacier drainage system. These methods are complemented by geophysical surveys of the icing with a high frequency ground-penetrating radar. Hydrochemical results strongly suggest snowmelt, from an unleached snowpack generated during winter warm spells, as the main source of water. Before surfacing about 1 km from the current glacier terminus and forming the up to 2 m thick icing, the meltwater is routed sub-surficially through a slow, pressurized and anoxic channel, characterised by restricted access to the atmosphere and high rock-water contact. The findings of this study challenge the most common theory of icing formation next to cold-based glaciers through slow winter discharge of sub-glacially stored summer meltwater by proposing another provenance and flow path configuration.