Alaskas Gletscher schmelzen 100 Mal schneller als gedacht

Dank einer neuen Methode, mit der sich die Schmelzgeschwindigkeit des Eises unterhalb der Wasseroberfläche messen lässt, gelang Forschern eine überraschende Entdeckung: Einige Gletscher schmelzen hundertmal schneller als bisher gedacht.

Die entsprechende Studie wurde in „Science“ veröffentlicht und dokumentiert, wie ein Team aus Ozeanografen und Glaziologen den dynamischen Schmelzprozessen alaskischer Gletscher auf den Grund ging.

„Sie haben entdeckt, dass die Schmelzprozesse ganz dramatisch von dem abweichen, was wir bisher angenommen haben“, erklärt Twila Moon, eine Glaziologin am National Snow and Ice Data Center der University of Colorado-Boulder, die an der Studie nicht beteiligt war.

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Bis zu einem gewissen Maße sind Kalbungen und Abschmelzprozesse ein normaler Bestandteil des Jahreszeitenwechsels und finden sogar den ganzen Sommer über statt. Allerdings beschleunigt die Erderwärmung das Abtauen der weltweiten Gletscher. Dabei schmilzt das Eis sowohl an der Gletscheroberfläche als auch unter Wasser.

Gletscher können sich unterhalb der Wasseroberfläche viele Meter weit in die Tiefe erstrecken, sagt Elly Enderlin, eine Glaziologin der Boise State University, die an der Studie ebenfalls nicht beteiligt war. Die Erkenntnis, dass sie unter Wasser viel stärker schmelzen als gedacht, zeigt ihr zufolge, dass „Gletscher deutlich empfindlicher auf Veränderungen im Meer reagieren, als wir angenommen haben“. Ein möglichst exaktes Verständnis für die Schmelzprozesse ist wichtig, um die Menge des abgetauten Eises und den Anstieg des Meeresspiegels zu berechnen.

„Wir sind einfach total aufgeregt, dass wir dazu jetzt überhaupt in der Lage sind“, erzählt der Hauptautor der Studie David Sutherland, ein Ozeanograf der University of Oregon. „Wir waren uns nicht zu 100 Prozent sicher, dass es klappen würde.“

Durch die Langzeitbeobachtung von Gletschern können Forscher – und Schüler – sich ein Bild davon machen, wie sich der Klimawandel auf die Gletscherschmelze auswirkt. Schüler der amerikanischen Petersburg High School in Alaska begannen im Jahr 1983 damit, Daten über die Position des LeConte-Gletschers zu sammeln. Vor einigen Jahren wurden Wissenschaftler der University of Alaska Southeast auf das Projekt aufmerksam, in dessen Rahmen die Schüler das Schrumpfen des Gletschers verzeichneten. Dieser Umstand trug zu einem wachsenden Interesse am Prozess der Gletscherschmelze bei.

Messung der Eismasse

Der LeConte erwies sich als idealer Gletscher für eine Untersuchung, da er für einen Meergletscher gut erreichbar ist, wie Sutherland sagte. Für das Projekt waren allerdings so viele Daten nötig, dass ganze Teams aus Ozeanografen und Glaziologen sie simultan rund um den Gletscher sammelten.

Die Geschwindigkeit einer Gletscherschmelze zu errechnen, ist ein aufwendiger und komplexer Prozess. Man muss nicht nur wissen, wie schnell das Eis in den Fjord vordringt, sondern auch, welcher Anteil des Eises tatsächlich schmilzt und welcher in Form von Eisbergen vom Hauptgletscher abbricht.

 „Ich habe mir das ziemlich einfach vorgestellt und auf dem Papier klang das nach einer guten Idee“, gibt Sutherland amüsiert zu. Aber ein Schiff durch den Fjord zu navigieren, in dem der LeConte-Gletscher ins Meer übergeht, ist schon bei guten Wetterverhältnissen eine echte Herausforderung. Die Wissenschaftler verbrachten mehrere Wochen an Bord des Schiffs und arbeiteten 24 Stunden am Tag in 12-Stunden-Schichten.

Schneeziegen turnten an den eisigen Felswänden herum, während Wale durch den Fjord zogen und Meeresvögel auf dem Wasser auf Nahrungssuche gingen. „Wenn man sich nicht gerade nach besserem Wetter gesehnt hat, war das schon ein ziemlich toller Ort“, sagt Sutherland.

An Bord der 25 Meter langen MV Stellar führten die Forscher Unterwasser-Sonarscans durch, wie sie beispielsweise zur Vermessung des Meeresbodens genutzt werden. Anstatt ihr Sonar nach unten zu richten, erstellten sie damit jedoch ein dreidimensionales Bild jenes Gletscherbereiches, der unterhalb der Wasseroberfläche liegt.

Um präzise Berechnungen anstellen zu können, mussten die Ozeanografen wissen, wie schnell die Schallsignale durch den Fjord reisten. Deshalb waren weitere Messungen zu den Eigenschaften des Wassers wie Salzgehalt und Temperatur nötig, erklärte Sutherland. Dabei war es mitunter recht heikel, die enorm teuren Messinstrumente am Rand des Schiffes im Meer hängen zu lassen.

Die Forscher wiederholten ihre Beobachtungen und Messungen im Laufe von zwei Sommern.

„Es ist alles andere als einfach, eine gesamte Gletscherwand im Laufe eines Sommers zu vermessen“, erzählt Eric Rignot. Der Glaziologe der University of California war an der Studie nicht beteiligt.

Wenn sich vor den Gletscher zu viel Eis sammelt, „kann das Boot nicht hindurch fahren“, so Rignot. Manchmal musste das Schiff auch spontan den Rückzug antreten, wenn zu große Eismassen angeschwemmt wurden. Oft blieb den Forschern dann nicht mehr, als zu hoffen, dass ihr im Wasser zurückgelassenes Equipment den Ansturm überstehen würde.

Gleichzeitig campierte ein Team aus Glaziologen auf einem Gletscherkamm. Die Forscher überwachten das empfindliche Radarinstrument, welches die natürliche Bewegung des Gletschers aufzeichnete. Zeitrafferkameras dokumentierten den Fluss des Gletschers, damit die Wissenschaftler wussten, wie schnell das Eis zum Meer wanderte, sagt Jason Amundson, ein Glaziologe der University of Alaska Southeast und Co-Autor der Studie.

Das Gletschereis wird schneller, je näher es dem vorderen Ende des Gletschers kommt, von wo aus es schließlich ins Meer gleitet, sagte Moon. Sie vergleicht die Bewegungen des Eises mit dem Ausdrücken einer Zahnpastatube: Sobald die Zahnpasta die Tubenöffnung erreicht, steht ihr nichts mehr im Weg und sie kommt schneller raus. Am Rande des Gletschers kann das Eis bis zu 23 Meter pro Tag zurücklegen – und diese Geschwindigkeit ist unerlässlich, um den Schmelzprozess zu berechnen.

Dank der gesammelten Daten konnten die Forscher die Schmelzrate für den unter Wasser liegenden Teil des Gletschers berechnen: Sie übersteigt die bisher angenommene Rate um zwei Größenordnungen. Rignot zufolge galt eines der theoretischen Modelle, das seit 20 oder 30 Jahren genutzt wird, bereits als zu vereinfacht und ungenau.

An einem Meergletscher finden mehrere Schmelzprozesse gleichzeitig statt, weshalb die Wissenschaftler das Mysterium gleich von mehreren Seiten beleuchtet haben. Wenn ein großer Eisblock in einer Badewanne liegt und keinen sonstigen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, dann wäre sein Schmelzprozess recht simpel.

Wenn aber Süßwasser, das von der Gletscheroberfläche abgeschmolzen ist, in den Fjord gelangt, sammelt es sich durch seinen größeren Auftrieb an der Oberfläche nahe der Gletscherwand und trägt zu deren Abschmelzen bei.

Zusätzlich dazu findet ein Schmelzprozess unter Wasser statt, wo immer das Meerwasser die Gletscheroberfläche berührt. Das wirklich Tolle an der neuen Methode sei laut Sutherland, dass man genau feststellen könnte, an welchen Stellen die Gletscherschmelze stattfindet.

„Eine beträchtliche Menge des Eises, das ins Meer gedrückt wird, schmilzt genau dort, wo es in Kontakt mit dem Meerwasser kommt […] Der Gletscher verliert durch diesen Schmelzvorgang also sehr viel Masse“, erklärt Enderlin.

„Ein ziemlich großer Prozentsatz des Eises, das ins Meer gelangt, schmilzt durch das warme Meerwasser“, bestätigt auch Amundson.

Die Forscher kalkulierten, dass der LeConte-Gletscher durch diesen Schmelzvorgang im Mai fast anderthalb Meter Mächtigkeit pro Tag verliert, während es im August bis zu 4,8 Meter sind. Im Sommer beschleunigt das warme Wasser den Schmelzvorgang. In der LeConte Bay ist es mit etwas weniger als 6 °C wärmer als das Eis – und wärmer als in vielen anderen Fjorden auf der Welt.

Wie steht es um die anderen Gletscher der Welt?

Der Erfolg der neuen Messmethode „eröffnet für Forscher auf der ganzen Welt die Möglichkeit, sie ebenfalls zu nutzen“, sagt Sutherland. Die neuen Erkenntnisse zum LeConte-Gletscher in Alaska könnten zudem für die Gletscherforschung in Grönland und der Antarktis genutzt werden. „Die Schmelzprozesse, die unter Wasser stattfinden, könnten überall von Bedeutung sein“, so Enderlin.

Nur etwa 50 der schätzungsweise 100.000 Gletscher in Alaska sind Meergletscher – aber sie zählen zu den größten. Diese „Gletscher können sich deutlich schneller verändern als Vorlandgletscher. Der Grund dafür sind eben diese Prozesse, die sich dort abspielen, wo der Gletscher ins Meer vordringt“, sagt Amundson.

Grönland, das zu großen Teilen von einem gewaltigen Eisschild bedeckt ist, hat etwa 200 Auslassgletscher. Allerdings ist das Wasser dort deutlich kälter als in der LeConte Bay.

Alaskische Gletscher sind vornehmlich von Schmelzprozessen an ihrer Oberfläche betroffen, da nur wenige von ihnen direkten Kontakt zum Meerwasser haben, wie Rignot erklärte. In Grönland spielen sowohl oberflächliche als auch unterseeische Prozesse eine Rolle, während die Gletscher in der Antarktis ausschließlich unterhalb der Wasseroberfläche schmelzen. Daher ist es wichtig, auch die Prozesse außerhalb Alaskas vollumfänglich zu verstehen.

Wenn die Temperaturen steigen, wie es durch den Klimawandel der Fall ist, erwärmen sich Luft und Wasser, wodurch mehr Eis schmilzt, wie Sutherland sagt. Allerdings kann es schwierig sein, diese zusätzliche Menge an geschmolzenem Eis von jener abzugrenzen, die unter unveränderten Klimabedingungen ebenfalls abtauen würde.

„Diese Beobachtungen zeigen uns recht deutlich, dass wir zuvor Dinge übersehen hatten”, sagt Moon. „Das ist ein Weckruf“, der die Forscher dazu motivieren soll, sich ein besseres Verständnis dieser Systeme anzueignen.

Zum Glück bleibt ihnen dafür andernorts noch etwas Zeit.

„Diese Gletscher schmelzen nicht so schnell [wie die in Alaska]. Die werden noch ein paar Jahrzehnte lang existieren“, so Sutherland.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.