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Stefan Weishaupt

• Die alpinen Regionen sind besonders für die Vorländer von sehr großer hydrologischer Bedeutung, jedoch sind die verschiedenen Wasserflüsse und deren Bilanzierung im Gebirgsraum nur schwierig zu erfassen und zu modellieren. Die extreme Orografie und die Abgelegenheit erschweren den Zugang und die Wartung der Messinstrumente im Untersuchungsraum. Zugleich sind die hydrometeorologischen Änderungen über die Fläche bedeutend. Das Zugspitzplatt bietet aufgrund der vorhandenen Infrastruktur durch die Forschungsstation Schneefernerhaus und durch vorangehende Studien optimale Bedingungen für die Erforschung der Hydrologie eines Hochgebirgsraums. Die Auswertung von jahrelang kontinuierlich erhobenen meteorologischen und hydrologischen Daten ermöglicht ein besseres Verständnis über den Wasserhaushalt und der Abflussgenese in einem hochalpinen Einzugsgebiet. Hydrochemische Untersuchungen mittels stabiler Isotope des Wassers und der elektrischen Leitfähigkeit als natürliche Umwelttracer liefern denDie alpinen Regionen sind besonders für die Vorländer von sehr großer hydrologischer Bedeutung, jedoch sind die verschiedenen Wasserflüsse und deren Bilanzierung im Gebirgsraum nur schwierig zu erfassen und zu modellieren. Die extreme Orografie und die Abgelegenheit erschweren den Zugang und die Wartung der Messinstrumente im Untersuchungsraum. Zugleich sind die hydrometeorologischen Änderungen über die Fläche bedeutend. Das Zugspitzplatt bietet aufgrund der vorhandenen Infrastruktur durch die Forschungsstation Schneefernerhaus und durch vorangehende Studien optimale Bedingungen für die Erforschung der Hydrologie eines Hochgebirgsraums. Die Auswertung von jahrelang kontinuierlich erhobenen meteorologischen und hydrologischen Daten ermöglicht ein besseres Verständnis über den Wasserhaushalt und der Abflussgenese in einem hochalpinen Einzugsgebiet. Hydrochemische Untersuchungen mittels stabiler Isotope des Wassers und der elektrischen Leitfähigkeit als natürliche Umwelttracer liefern den Beleg für unterschiedliche Abflussprozesse im unterirdischen Karstsystem des Zugspitzplatts und ermöglichen die Trennung von Abflusskomponenten wie den Schmelzwasserabfluss. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Die für die Wasserbilanz wichtigen Eingangsgrößen Niederschlag und Schneeschmelze konnten erfasst und aufbereitet werden. Dabei stellte sich heraus, dass die Erfassung von Schneeniederschlägen, insbesondere durch windinduzierte Verluste, stark fehlerbehaftet ist. Über 50 % der Schneeniederschläge werden teilweise nicht erfasst. Dagegen können Schneeaufwirbelung und Schneeverfrachtung durch Wind innerhalb des Einzugsgebiets zu irreführenden Niederschlagsaufzeichnungen führen. Zudem war kein eindeutiger Höhengradient im Einzugsgebiet erkennbar, obwohl kontinuierliche Niederschlags¬messungen an verschiedenen Standorten mit über 1.000 m Höhenunterschied durchgeführt wurden. Tracerbasierte hydrologische Untersuchungen lieferten den Beleg für das Vorhandensein eines Karstwasserspeichers im phreatischen Bereich unter dem Zugspitzplatt, der durch nachrückendes Ereigniswasser teilweise ausgetauscht wird. Durch die Verwendung stabiler Wasserisotope konnte ein austauschbares Speichervolumen im phreatischen Bereich bestimmt werden, das etwa die Hälfte der sommerlichen Niederschlagsmenge umfasst. Darüber liegt ein vadoser, aktiver Bereich, welcher einem variablen Füllungstand im Jahresverlauf unterworfen ist. Das variable Speichervolumen ließ sich durch die Analyse des Auslaufverhaltens an der Partnachquelle quantifizieren. Die Partnachquelle wird somit aus tiefem Karstwasser sowie frischem Ereigniswasser aus Niederschlägen und Schneeschmelze gespeist. Diese Dissertation unterstreicht die Komplexität der Abflussgenese im hochalpinen Einzugsgebiet der Partnachquelle und hebt die Wichtigkeit weiterer Forschungen zur Hochgebirgshydrologie hervor, denn die Alpen beeinflussen maßgeblich den Wasserhaushalt der Vorländer.…
• The alpine regions are of very great hydrological importance, especially for the foothills, but the various water flows and their balancing in the mountain area are difficult to record and model. The extreme orography and remoteness make it difficult to access and maintain the measuring instruments in the examination area. At the same time, the hydro-meteorological changes over the area are significant. The Zugspitzplatt offers optimal conditions for researching the hydrology of a high mountain area due to the existing infrastructure provided by the Schneefernerhaus research station and by previous studies. The evaluation of continuously collected meteorological and hydrological data over many years enables a better understanding of the water balance and the genesis of runoff in a high alpine catchment area. Hydrochemical investigations using natural environmental tracers as the stable isotopes of water and electric conductivity provide evidence of different runoff processes in theThe alpine regions are of very great hydrological importance, especially for the foothills, but the various water flows and their balancing in the mountain area are difficult to record and model. The extreme orography and remoteness make it difficult to access and maintain the measuring instruments in the examination area. At the same time, the hydro-meteorological changes over the area are significant. The Zugspitzplatt offers optimal conditions for researching the hydrology of a high mountain area due to the existing infrastructure provided by the Schneefernerhaus research station and by previous studies. The evaluation of continuously collected meteorological and hydrological data over many years enables a better understanding of the water balance and the genesis of runoff in a high alpine catchment area. Hydrochemical investigations using natural environmental tracers as the stable isotopes of water and electric conductivity provide evidence of different runoff processes in the underground karst system of the Zugspitzplatt and enable the separation of runoff components such as meltwater runoff. The following results were achieved: The input variables precipitation and snowmelt, which are important for the water balance, were recorded and processed. It turned out that the detection of snow precipitation, in particular due to wind-induced losses, is highly error-prone. More than 50 % of the snow precipitation is partly not recorded. Conversely, snow swirling and snow displacement by wind within the catchment area can lead to incorrect precipitation records. In addition, no clear height gradient was identified in the catchment area, although continuous precipitation measurements were carried out on different spots with an altitudinal difference of more than 1.000 m. Tracer-based hydrological investigations provide evidence of the existence of a karst water reservoir in the phreatic zone in the karst body beneath the Zugspitzplatt, which is exchanged by the water recharging the karst groundwater. By using stable water isotopes, it was possible to determine an exchangeable storage volume in the phreatic zone that holds around half of the amount of summer precipitation. Above it is a vadose, active area, which is subject to a variable fill level over the course of the year. The variable storage volume was quantified by analyzing the leakage behavior at the Partnach spring. The Partnach spring is thus fed from deep karst water and fresh event water from precipitation and snowmelt. This dissertation emphasizes the complexity of the genesis of runoff in the high alpine catchment area of the Partnach spring and highlights the importance of further research on high mountain hydrology, as the Alps significantly influence on the water balance of the foothills.…