_{Geometrie, Chronologie und Dynamik der letzten pleistozänen Vergletscherung des Schwarzwaldes}

Bereits in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts berichtete Karl Schimper von Vergletscherungsspuren, die er im Südschwarzwald erkannte. In den folgenden Jahrzehnten wurden weitere Spuren der Vergletscherung, wie Endmoränenwälle, Rundhöcker und Kare beschrieben. Nach seiner Berufung an die Universität Freiburg veröffentlichte Gustav Steinmann (siehe Foto) im Jahre 1902 einen wegweisenden Aufsatz zur letzten Schwarzwaldvergletscherung. In seiner Karte des Feldberggebiets untergliederte Steinmann diese in drei Phasen. Trotz späterer Ergänzungen ist diese Untergliederung immer noch gültig.

In der Zwischenkriegszeit erschienen weitere Arbeiten zur Vergletscherung des Südschwarzwaldes. In den 1960er Jahren erlebte die Erforschung der letzten Vergletscherung durch die Schüler von Max Pfannenstiel eine Blütezeit, in der zahlreiche Arbeiten an der Universität Freiburg entstanden. Ab Ende der 1980er Jahre erlosch das Interesse an der Schwarzwaldvergletscherung aber weitgehend. Seitdem erschienen Beschreibungen von glazialen Landformen zumeist in den Erläuterungen zu den geologischen Karten des Landesamts für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) in Freiburg. Die Kartierung von Vergletscherungsspuren durch das LRGB wurde vor mehreren Jahren schließlich eingestellt.

Heute liegen mehrere Dutzend Untersuchungen zur Vergletscherung des Südschwarzwalds vor, die sich vorwiegend auf die Lage und Korrelation von glazialen Landformen konzentrieren. Teilweise wurden glaziale Landformen aus Sedimenten genauer sedimentologisch untersucht. Die einzigen Erkenntnisse zum zeitlichen Ablauf der letzten Vergletscherung basieren auf Daten von Sedimentkernen aus Seen und Mooren innerhalb von Endmoränenwällen im Seebachtal nordöstlich des Feldbergs. Diese Daten ermöglichen jedoch nur eine relativ grobe Einschätzung des zeitlichen Ablaufs der letzten Vergletscherung. Deshalb sollten diese vorsichtig interpretiert werden. Moderne Verfahren der Altersbestimmung von Endmoränenwällen, wie Oberflächenexpositionsdatierungen mit terrestrischen kosmogenen Nukliden, sind im Südschwarzwald bisher noch nicht eingesetzt worden.

Für das Projekt nutzen wir im Südschwarzwald erstmals hochauflösende Fernerkundungsdaten zur Erfassung von glazialen Landformen. Die räumliche Auflösung der Daten ist so hoch, dass selbst kleinräumige Strukturen im Gelände sichtbar sind. So können mögliche Endmoränenwälle oder andere glaziale Landformen bereits vor der Kartierung im Gelände ausfindig gemacht werden. Dies bringt eine große Zeitersparnis mit sich. Da die von uns verwendeten Fernerkundungsdaten keine Aussagen über die innere Struktur von Landformen ermöglichen (Sediment oder Anstehendes), werden mögliche glaziale Landformen im Feld gründlich untersucht.

Sedimentologische Untersuchungen basieren auf der Annahme, dass die Eigenschaften von Sedimenten Rückschlüsse auf die Umweltbedingungen während der Entstehung der untersuchten Landformen ermöglicht. Zudem können die Transportgeschichte und die Herkunft der Sedimente rekonstruiert werden. So wird beispielsweise die Einregelung einer ausreichenden Zahl von länglichen Klasten in Sedimenten bestimmt, die an der Gletscherbasis abgelagert wurden. Damit kann die Fließrichtung ehemaliger Gletscher bestimmt werden. Deformationsstrukturen in Endmoränenwällen können als Hinweis darauf gewertet werden, dass ein Wiedervorstoß des Gletscherrands stattfand.

Freiliegende Gesteinsoberflächen und oberflächennahe Bereiche von Gestein sind kosmischer Strahlung ausgesetzt. Die Reaktion mit den Mineralen im Gestein führt zur Bildung von Isotopen. So entsteht beispielsweise das radioaktive Isotop Beryllium-10 in quarzhaltigem Gestein. Da die Geschwindigkeit der Zunahme der Konzentration dieser Isotope bekannt ist, kann die Konzentration in Gestein ein Expositionsalter umgerechnet werden. Dies gibt Auskunft darüber seit wann eine Gesteinsoberfläche kosmischer Strahlung ausgesetzt ist. Die Datierungsmethode ermöglicht die Bestimmung des Alters von Blöcken auf Endmoränenwällen.

Der Kontakt von Sediment mit Sonnenlicht führt dazu, dass Signale in Mineralen gelöscht werden. Werden Sedimente jedoch überdeckt, nimmt dieses Signal durch den radioaktiven Zerfall von Elementen und die Einwirkung von kosmischer Strahlung wieder zu. Dieses Signal kann gemessen werden, indem Proben durch Licht im sichtbaren Bereich angeregt werden. Ist die Geschwindigkeit der Zunahme des Signals bekannt, kann daraus die Dauer der Überdeckung von Sedimenten hergeleitet werden. Im Südschwarzwald wollen wir die Methode zur Altersbestimmung von Endmoränenwällen nutzen.

Die Mächtigkeit von nicht mehr existierenden Gletschern kann mithilfe von Daten von aktuellen Gletschern abgeschätzt werden. Zunächst erfolgt die Berechnung der Gletscherdicke an den vermuteten Hauptflusslinien des ehemaligen Gletschers. Im zweiten Schritt werden diese Punktdaten durch Höhenlinien mit der aktuellen Geländeoberfläche verbunden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Höhenlinien im Nähr- und Zehrgebiet des Gletschers konkav, beziehungsweise konvex gezeichnet werden (siehe Karte), wie es bei Gletschern üblicherweise der Fall ist. Da Endmoränen die Lage von Eisrändern widerspiegeln, dienen diese der Kontrolle der Ergebnisse.

Im nächsten Schritt wird die Schneegrenze berechnet. Dabei handelt es sich dabei um die durchschnittliche Untergrenze des Nährgebiet eines Gletschers, ab der der winterliche Schnee während der Sommersaison nicht vollständig abtaut. Abgesehen von einigen Ausnahmen wird diese vorwiegend durch das Klima gesteuert. Ist der Zeitpunkt der Schneegrenze bekannt, können Aussagen über die damaligen Temperaturen und/oder Niederschläge getroffen werden.