Gletscher

Der Mendenhall-Gletscher in Alaska

Ein Gletscher (in Tirol und Bayern auch Ferner, in Österreich landschaftlich auch Kees)^[1] ist eine aus Schnee hervorgegangene Eismasse mit einem klar definierten Einzugsgebiet, die sich aufgrund von Hangneigung, Struktur des Eises, Temperatur und der aus der Masse des Eises und den anderen Faktoren hervorgehenden Schubspannung eigenständig bewegt.

Gletscher sind die größten Süßwasserspeicher der Welt und nach den Ozeanen die größten Wasserspeicher der Erde überhaupt. Sie bedecken in den Polargebieten große Teile der Landflächen. Daher sind Gletscher auch bedeutend als Wasserzulieferer für viele Flusssysteme und haben entscheidenden Einfluss auf das Weltklima.

Gletscher sind auch bedeutende Landschaftsformer, insbesondere in den Kaltzeiten des Pleistozäns, in welchen auf der Nordhalbkugel Inlandeismassen bis in das nördliche Mitteleuropa hineinreichten. Die Gletscher der Alpen, die in den Kaltzeiten sogar bis ins Alpenvorland vorstoßen konnten, formten gewaltige Trogtäler und prägen die Landschaft bis heute.

Etymologie; Synonyme

Das Wort Gletscher wurde zunächst von den Alemannen aus dem Westalpen-romanischen Ausdruck glatscharju „Gletscher, [eigentlich:] Eisbehälter“ entlehnt. Dies wiederum ist eine Ableitung zum Grundwort glatsch (aus lat. glacies „Eis“).

In den Ostalpen ist vom Oberinntal bis zum Zillertal (Zamser Grund) die Bezeichnung Ferner (vgl. Firn) üblich; damit wurde also zunächst der Schnee von fern, d. h. aus dem letzten Jahr bezeichnet. Östlich des Zillertals (Venedigergruppe, Hohe Tauern) verwendet man die Bezeichnung Kees, die wahrscheinlich aus einer vorindogermanischen Sprache stammt. ^[2]

Entstehung von Gletschern

Gletscher benötigen eine Reihe von entscheidenden Faktoren zu ihrer Entstehung. So ist eine langfristig ausreichend niedrige Temperatur nötig, damit es zu Schneefall kommt. Die Höhenlinie, ab der im langjährigen Mittel mehr Schnee fällt als dort abtauen kann, ist die klimatische Schneegrenze. Diese kann bedingt durch Beschattung oder exponierte Sonnenlagen (z. B. Südhang in einem Gebirge der Nordhalbkugel) lokal um mehrere hundert Meter vom eigentlichen Mittelwert der Region abweichen. Man spricht in diesem Fall von der orografischen Schneegrenze. Nur oberhalb dieser Grenzlinien kann bei geeignetem Relief auf Dauer so viel Schnee fallen, dass dieser eine Metamorphose durchlaufen kann.

Akkumulation und Metamorphose

Der Prozess der Ansammlung von Schneemassen wird Akkumulation genannt, und infolgedessen der Entstehungsbereich eines Gletschers auch Akkumulationsgebiet (Nährgebiet). Reicht die Schneemächtigkeit aus, dass durch die Auflast der oberen die tieferen Schichten zusammengepresst werden, beginnt die Metamorphose des Schnees hin zu Gletschereis. Dabei wird durch den in der Tiefe immer höher werdenden Druck die im Neuschnee noch 90 % des Volumens ausmachende, in Hohlräumen eingeschlossene Luft herausgepresst. In Gletschereis kann somit der Luftanteil bis auf etwa 2 % sinken. Eis mit einem so geringen Luftanteil besitzt meist eine bläuliche, seltener auch leicht grünliche Farbe.

Höhere Temperaturen beeinflussen die Metamorphose positiv auf zweierlei Wegen. Zum einen bilden sich in wärmeren (temperierten) Gletschern in der Regel kleinere Eiskristalle, wodurch hier und auch in den Vorstufen des Eises wie Firn und granularem Eis (in mancher Literatur auch Firneis genannt) eine leichtere Bewegung möglich ist, bei der leichter Luft freigesetzt werden kann. Darüber hinaus kann auch oberflächliches Material aufschmelzen und erneut gefrieren, ohne den Gletscher zu verlassen. So kann zumindest in kleineren Mengen sogar im Tageszyklus eine Metamorphose von Schnee zu Eis stattfinden ohne die bei der Druckmetamorphose üblichen Zwischenstufen.

Es bedarf 10 m Neuschnee bei einer Dichte von 0,1 g/cm³, um 1,10 m Gletschereis mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ zu produzieren. Dies entspricht wiederum einer Wassersäule von 1 m.^[3]

Gleichgewichtslinie

Die Gleichgewichtslinie ist eine Höhengrenze der Glaziologie. Unterhalb dieser Linie im sogenannten Zehrgebiet (Ablationsgebiet) des Gletschers ist der Masseverlust durch Ablation größer als der Zuwachs an Gletschereis. Im oberhalb liegenden Nährgebiet (Akkumulationsgebiet) wird mehr Gletschereis gebildet als durch Ablation verloren geht. In vielen Gebieten entspricht die Gleichgewichtslinie größtenteils der Firngrenze.^[4]

Ablation und Sublimation

Schmelzwasser kann oberflächlich oder unter dem Gletscher (subglazial) diesen verlassen und wird so dem Massenhaushalt des Gletschers entzogen. Subglaziale Schmelzwässer treten meist aus einer als Gletschertor bezeichneten Öffnung in der Gletscherzunge aus, die sich im sog. Zehrgebiet befindet, dem Gegenstück zum Nährgebiet über der Gleichgewichtslinie. Ist ein solcher Abfluss versperrt bzw. tritt nicht auf, entsteht ein unter dem Eis befindlicher, verborgener Gletschersee, die sog. Wassertasche.

Insbesondere polare Gletscher verlieren auch durch den Prozess der Sublimation an Masse, wobei Wasser direkt vom festen in den gasförmigen Aggregatszustand übergeht.

Manche Gletscher werden darüber hinaus durch das Relief zur Ablation gezwungen. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise ein Gebirgsgletscher an eine steile Felskante wächst und dann Material als Eissturz diese Steilkante herabfällt, oder eine Inlandeismasse bis an eine Küste heranwächst und sich dort kein Eisschelf ausbilden kann, sondern der Gletscher hier zum Abkalben gezwungen ist. Dabei brechen Teile des Eises heraus und können daraufhin als Eisberge über das Meer treiben. Tafeleisberge entstehen, wenn Teile eines Eisschelfs herausbrechen, welches aufgrund seiner schwimmenden Ausgangslage eine sehr ebene Ober- und Unterfläche ausgebildet hat. Durch den Verdrängungsdruck der Wasseroberfläche können gefährliche Flutwellen, sog. Tsunamis, entstehen.^[5]

Bewegung von Gletschern

Nur sich bewegende Eismassen werden als Gletscher bezeichnet. Dies schließt auf Wasser treibendes Eis wie Eisberge oder Packeis aus. Generell sind zwei grundlegende Formen der Bewegung von Gletschern zu unterscheiden:

Eisfließen; Deformationsfließen

Üben die orografisch höher liegenden Teile eines Gletschers eine ausreichende Schubspannung auf die tiefer und damit vor ihnen liegenden Gletscherabschnitte aus, so wird dieser Druck durch eine Fließbewegung des Eises abgebaut. Auf molekularer Ebene besteht Eis aus übereinanderliegenden Molekülschichten mit relativ schwachen Bindungskräften zwischen den einzelnen Schichten. Wenn die Spannung, die auf die darüberliegende Schicht einwirkt, die Bindungskräfte zwischen den Schichten übersteigt, bewegt sich die obere schneller als die darunterliegende Schicht. Dabei verschiebt sich die gesamte Eismasse also nicht gleichmäßig, sondern abhängig von den Möglichkeiten der Eiskristalle, sich innerhalb des Gesamtgefüges zu bewegen. An der Gletschersohle sowie den Flanken eines Gletschers kann das Eis oft am anstehenden Gestein festfrieren, wodurch hier keine Bewegung möglich ist. Daher ist die Fließgeschwindigkeit eines Gletschers an der Oberfläche höher als an der Sohle und an den Seiten niedriger als in der Mitte.

Basales Gleiten

Basales Gleiten tritt nur bei (den wenigen) temperierten Gletschern mit Temperaturen knapp unter 0 °C auf. Da der Schmelzpunkt von Eis pro 100 m auflastendem Eis um etwa 0,07 °C sinkt, darf ein temperierter Gletscher von 500 m Dicke minimal eine Temperatur von −0,35 °C haben. Die meisten Gletscher sind mit −1,9 °C bis −32 °C aber deutlich kälter.

Durch die Anomalie des Wassers bedingt, kann Eis trotz niedriger Temperaturen bei ausreichend hohem Druck verflüssigt werden (Druckschmelzpunkt) .^[6] Ist der Druck, den ein Gletscher aufgrund seiner Masse auf den Untergrund ausübt, bei der vorliegenden Temperatur des Eises hoch genug, um ein Aufschmelzen zu bewirken, so kann ein ganzer Abschnitt eines Gletschers auf diesem Wasserfilm entlanggleiten. Dabei wird wieder Druck abgebaut und das Wasser gefriert erneut, bis wieder ein ausreichender Druck erzeugt werden kann.

Gletscherspalten, Séracs und Ogiven

Reliefbedingt können in einem Gletscher verschiedene Oberflächenformen wie Quer- und Längsspalten, Séracs oder Ogiven entstehen, welche dadurch auch als Indikatoren für die Form des Untergrunds und das Fließverhalten eines Gletschers dienen.

Querspalten entstehen hierbei durch eine Längsdehnung der Gletscheroberfläche. Dies geschieht, wenn der vordere und damit tiefere Teil eines Gletschers schneller fließen kann als der dahinter- und höherliegende. Dieser Prozess wird Extending Flow genannt. Nicht immer entstehen bei Extending Flow auch Querspalten, jedoch sind umgekehrt die Querspalten stets ein klares Anzeichen für Extending Flow. Längsspalten entstehen dagegen durch eine Querdehnung der Gletscheroberfläche. Dies ist häufig bei Vorlandgletschern zu beobachten, welche aus einem engeren Tal in eine weite Ebene austreten, wo sich das Eis weit ausdehnen kann.

Ogiven sind aufgrund ihrer konvexen Bogenform nach der Bogenform des gotischen Stilelementes der Ogive benannt. Sie bilden sich umgekehrt zu den Querspalten durch Compressive Flow. Dabei bewegen sich höherliegende Teile eines Gletschers schneller als tieferliegende, wodurch das Eis zusammengestaucht wird. Die Ogiven sind die dabei entstehenden Stauchwülste, welche damit eine Form des Druckabbaus im Eis sind. Diese Querelemente sind zunächst mehr oder weniger gerade und erhalten ihre typische Bogenform mit den gletscherabwärts weisenden Außenspitzen erst mit dem weiteren Fließen des Gletschers talabwärts.^[7]

Séracs sind Eistürme, die durch das Zusammenwirken von Längs- und Querdehnung entstehen und daher meist zusammen mit oder nahe bei Längs- und Querspalten auftreten.

Gletschertypen

Talgletscher, mit deutlich sichtbaren Mittelmoränen (Großer Aletschgletscher)

Grímsvötn im Vatnajökull, einem Plateaugletscher in Island

Je nach Entstehungsweise und Entwicklungsstadium unterscheidet man heute folgende Arten von Gletschern:

Auslassgletscher

bilden sich am Rand von Eiskappen oder Eisschilden, wenn das Eis durch relativ schmale Auslässe fließen muss, die vom Relief vorgegeben sind. Meist haben sie die Form von Talgletschern, manchmal auch von Vorlandgletschern.

Eisstromnetz

Wachsen Talgletscher so stark an, dass das Gletschereis die Talscheiden überfließen kann, spricht man von einem Eisstromnetz. Die Bewegung des Eises wird aber dennoch vor allem vom vorhandenen Relief gesteuert. Die Gletscher der Alpen erzeugten auf dem Höhepunkt der letzten Vereisung ein solches Netz. Heute findet man solche Eisstromnetze noch zum Beispiel in Franz-Josef-Land (Nordpolarmeer), Spitzbergen oder Alaska.

Hanggletscher

Meist vergleichsweise kleine Eisansammlung an einem Berghang, die ohne deutliche Zungenbildung enden oder über eine Wandstufe abbrechen („Eisbalkon“). Ein Extremfall ist der Hängegletscher.

Hängegletscher

sind Gletscher, die an steilen Felswänden mit über 40° Neigung „hängen“. Oft haben sie kein Zehrgebiet, da die Zungen durch das eigene Gewicht abbrechen oder in einem tiefergelegenen Hang- oder Talgletscher enden. Ihr Nährgebiet wird meist von großen Firnrinnen, Eiskappen oder Hanggletschern gebildet.

Inlandeis oder Eisschild

Die größten Gletscher überhaupt. Eismassen, die so mächtig werden, dass sie das Relief fast vollständig überdecken und sich auch weitgehend unabhängig von ihm bewegen (z. B. in Grönland oder der Antarktis). Einige Wissenschaftler unterscheiden jedoch die großen Inlandeismassen von den kleineren Gletschern und bezeichnen sie deshalb nicht als Gletscher.

Kargletscher

Eiskar in den Karnischen Alpen

Eismassen geringer Größe, die sich sonnengeschützt in einer Mulde, dem so genannten Kar, befinden. Kargletscher besitzen keine deutlich ausgebildete Gletscherzunge. Oft sind sie Hängegletscher. Durch die geschützte Mulde können sie tiefer auftreten als Talgletscher.

Lawinengletscher

Gletscher, die unterhalb der Schneegrenze liegen und daher kein eigenes Nährgebiet haben. Sie liegen meist im Schutz großer sonnenabgewandter Bergwände und werden von abgelagertem Lawinenschnee gespeist. Daher können sie noch sehr weit unterhalb der Schneegrenze auftreten. Obwohl sie nicht sehr groß werden, zeigen sie je nach Verhältnissen alle typischen Gletschermerkmale wie Eisbewegung und Gletscherspalten. Der am tiefsten gelegene Gletscher Mitteleuropas ist die Eiskapelle am Fuß der Watzmann-Ostwand, ca. 950 m Höhe. Sie ist ein typischer Lawinengletscher.

Piedmontgletscher oder Vorlandgletscher

Bilden sich in Bergketten vorgelagerten Ebenen. Eismassen, die sich aus den Tälern des Gebirges vorschieben, breiten sich ringförmig beziehungsweise fächerförmig im vorgelagerten Flachland aus. Der größte Gletscher dieser Art ist der Malaspinagletscher in Alaska.

Plateaugletscher oder Eiskappe

Ein kleines Inlandeis, begrenzt auf Hochplateaus (Beispiele: der Vatnajökull auf Island, oder der Jostedalsbreen in Skandinavien) oder – im Kleinformat – auf die Gipfelkuppen breiter Bergmassives, zum Beispiel am Mont Blanc. Auch der Gepatschferner in den Ötztaler Alpen ist ein Plateaugletscher, dessen Zunge zusätzlich einen Auslassgletscher bildet.

Talgletscher

Eismassen, die ein deutlich begrenztes Einzugsgebiet besitzen und sich unter dem Einfluss der Schwerkraft in einem Tal abwärts bewegen. Klassisch dafür sind die großen Gebirgsgletscher. Sowohl die Menge des Schmelzwassers als auch die Fließgeschwindigkeit des Gletschers variieren im Jahresverlauf mit einem Maximum im Sommer. Obwohl Talgletscher nur etwa ein Prozent der vergletscherten Gebiete der Erde ausmachen, sind sie wegen ihres imposanten Aussehens der bekannteste Gletschertyp (Beispiel: Aletschgletscher). Sie können selbst außerhalb der Polargebiete gewaltige Ausmaße annehmen: Die größten Gletscher dieser Art sind der Fedtschenko-Gletscher (78 km) im Pamir, der Kahiltnagletscher (77 km) am Mount McKinley (Alaska) und der Baltoro-Gletscher (57 km, mit seinen Zuflüssen Godwin-Austen und Gasherbrum-Gletscher etwa 78 km) im Karakorum.

Ein Blockgletscher ist trotz seines Namens kein Gletscher, da er nicht aus Schnee hervorgeht, sondern aus mit Eis vermischtem Schutt und Felsblöcken. Er kriecht sehr langsam talwärts, was seiner völlig steinigen Oberfläche eine meist wellenförmige Struktur verleiht, und ist eine Erscheinung des Permafrostes (Dauerfrostboden).

Landschaftsformung durch Gletscher

→ Hauptartikel: Glazialmorphologie

Gletscher sind bedeutende Landschaftsformer, die in ihrer Wirksamkeit den Wind und das fließende Wasser deutlich übertreffen. Insbesondere während des Eiszeitalters, als große Teile der Nordhemisphäre vergletschert waren, wurden sehr große Gebiete durch sie umgeformt. Dies betrifft etwa den Alpenraum und andere Hochgebirge sowie Nordeuropa und das nördliche Mitteleuropa, große Gebiete in Nordamerika sowie im nördlichen Asien. Die Wirkung der Gletscher beruht vor allem auf dem von ihnen mitgeführten Moränenmaterial. Man unterscheidet Formen der glazialen Abtragung (Erosion) von Formen und Sedimenten im Aufschüttungsgebieten.

Erosion und Ablagerungsformen

Schematische Darstellung der glazialen Detersion mit Geröllvorschub

Gletscherschliff und Gletscherschrammen

Durch im Gletschereis mitgeführtes Gesteinsmaterial verschiedenster Korngrößen von feinem Ton bis zu mehrere Meter messenden Findlingen können im Gesteinsuntergrund deutliche Spuren hinterlassen werden. Feinkörniges Material bewirkt dabei in der Regel vergleichbar mit der Wirkung von Sandpapier einen Schliff, während größere Partikel, unterstützt durch den starken Druck und die Bewegungsgewalt des Gletschers, deutliche Kratzspuren und Rillen im Fels hinterlassen können. Diese Rillen werden Gletscherschrammen genannt.

Diese Formen bezeugen eine Bewegung des Gletschereises über den Untergrund und sind daher ein Beweis dafür, dass der einstige Gletscher sich hier durch basales Fließen bewegen konnte und nicht am Untergrund festgefroren war.

Detersion und Detraktion

Nadelhorngletscher, über Saas-Fee, Wallis, Schweiz

Gletscher können ihren Untergrund stark formen. Ragt aus dem felsigen Untergrund ein Hindernis im Pfad eines Gletschers, so entsteht eine charakteristische Form. An der Seite des Felsens, die der Fließrichtung des Eises zugewandt ist (Luv), erhöht sich der Druck im Eis, wodurch hier leichter ein Schmelzwasserfilm entstehen kann, auf welchem der Gletscher gleitend über den Felsen fließen kann. Das vom Gletscher mitgeführte Material führt dabei zu einer Erosion des Felsens. Die Luv-Seite erhält so eine stromlinienartige Form ähnlich wie bei einer Sanddüne. Dieser Prozess wird Detersion genannt. Auf der abgewandten Seite (Lee) ist der Druck wiederum deutlich geringer, wodurch sich hier kein Schmelzwasserfilm bilden kann. Stattdessen friert das Eis am Felsen fest und bei der Weiterbewegung des Gletschers wird das Eis mitgeführt und dabei Teile aus dem Felsen herausgebrochen. Aus der Detersion an der Luv- und der Detraktion an der Lee-Seite entsteht ein so genannter Rundhöcker. Solche können heute als Hinterlassenschaften der pleistozänen Vereisung in den Alpen gefunden werden.

Talformung

Durch Flüsse entstehen in Gebirgen zumeist tief eingeschnittene V-förmige Kerbtäler. Im Gegensatz dazu sind Gletscher zu einer sehr viel stärkeren Seitenerosion fähig, wodurch glazial geformte Täler eine markante U-Form besitzen und als Trogtäler bezeichnet werden.

Dabei wurde auch oft vorglaziales Material in den Urtälern von den Gletschern ausgeschürft und mitgeführt. Dadurch wurden frühere Schichten fluvialer Sedimente durch glazialen Geschiebemergel ersetzt. Deutlich sichtbar ist oft an den Talhängen die Schliffgrenze, welche markiert, bis zu welcher Mächtigkeit einst ein Gletscher das Tal ausgefüllt hatte.

Talformung durch Gletscher

Nunatak

In Eisstromnetzen, wie man sie heute beispielsweise in Alaska noch vorfindet oder wie sie im Pleistozän in den Alpen ausgeprägt waren, vermögen Gletscher auch Talscheiden zu überfließen und diese daher auch erosiv zu formen.

Ragt ein Berg aus einem Eisstromnetz oder einer Inlandvereisung hinaus, bezeichnet man diesen als Nunatak (Plural: Nunataker oder Nunatakker). Die nicht durch Gletschereis geformte Spitze eines Nunatak wird auch als Horn bezeichnet, welches sich durch seine schroffen Kanten deutlich vom stärker gerundeten niedrigeren Bereich des Berges unterscheidet.

Fjell

Als Landschaftsform, in der auch Bergspitzen einst von Eis überformt wurden und heute nur noch als gerundete Kuppen vorhanden sind, ist das skandinavische Fjell sehr bezeichnend für die formende Gewalt der einst auf Nordeuropa auflastenden Eismassen.

Glaziale Ablagerungen

Glaziale Serie

Hauptartikel: Glaziale Serie

Gletscherspuren

Geschiebe vor dem Skaftafellsjökull, Island

• Moränen: Als Moräne bezeichnet man die Gesamtheit des vom Gletscher transportierten Materials. Da Gletscher feste Körper sind, können sie alle Korngrößenklassen, vom Ton über Sand bis hin zu gröbsten Blöcken aufnehmen, transportieren und wieder ablagern. Je nach der Lage zum Gletscher bezeichnet man sie als Ober-, Seiten-, Mittel-, Innen-, Unter- oder Endmoräne. Der Begriff „Moräne“ bezieht sich mittlerweile eher auf die entsprechenden Landschaftsformen und nicht mehr auf das eigentliche Material, welches heute als Geschiebemergel bezeichnet wird.
• Ablagerungsformen: Bei zurückgetauten Gebirgsgletschern sind die Moränen die am weitesten verbreiteten Ablagerungen, die leicht mit dem betreffenden Gletscher (wenn er noch vorhanden ist) in Verbindung zu bringen sind. Im nördlichen Mitteleuropa und im Alpenvorland haben die Gletscher als typische Formengesellschaft die Glaziale Serie mit den Elementen Grundmoräne, Endmoräne, Sander und (nur in Norddeutschland) Urstromtal hinterlassen. Auch hier gibt es zahlreiche Kleinformen wie zum Beispiel Findlinge, Drumlins, Glaziale Rinnen, Oser (Einzahl Os) und Kames.

Glazialisostasie

Kontinentalplatten befinden sich normalerweise in einem Zustand des Gleichgewichts zwischen der durch ihre Masse und die Gravitation bedingte Kraft und dem Auftrieb durch den Erdmantel. Dieses Gleichgewicht ist die Isostasie. Es kann jedoch dadurch gestört werden, dass sich auf eine Kontinentalplatte oder Teile davon große Mächtigkeiten einer Inlandvereisung anlagern. Durch das zusätzliche Gewicht bewegt wird die Erdkruste zu einer vertikalen Ausgleichsbewegung gezwungen um wieder den Zustand der Isostasie zu erreichen.

Das Inlandeis über Skandinavien bewirkte ein deutliches Absinken dieses Gebiets in den Kaltzeiten. Nach dem Abschmelzen dieser Massen lag der Großteil Finnlands sogar unter dem Meeresspiegel. Seitdem hebt sich Nordeuropa auch wieder erneut als Ausgleichsbewegung. Die Hebungsraten erreichen hier bis zu 9 mm pro Jahr.

Glazialeustasie

Durch das massive Binden von Wasser in Form von Eis auf Landflächen sank in den Kaltzeiten der Meeresspiegel deutlich und lag um bis zu 150 Meter tiefer als heute. Dadurch fiel beispielsweise die Nordsee trocken und bildete eine Landbrücke von Europa nach Britannien. In der Nordsee flossen damals Maas und Themse als Nebenflüsse in den Rhein.

Würden die heute noch in Eis gebundenen Wassermassen dem Meer zugefügt werden, würde sich der Meeresspiegel global um weitere 60 bis 70 Meter erhöhen. Mit einem durch Abschmelzen insbesondere von Eis der Antarktis bedingten Meeresspiegelanstieg wird im Rahmen der globalen Erwärmung gerechnet. Die Prognosen von Klimaexperten weichen dabei noch stark voneinander ab. Stark bedroht wären hiervon besonders sehr tief liegende Länder wie Bangladesch oder die Depressionsgebiete in den Niederlanden.

Gletscher und Klima

Gletschereis

Obwohl Gletscher nur einen geringen Teil der Erdoberfläche ausmachen, ist weitgehend unumstritten, dass sie je nach Größe das lokale wie weltweite Klima stark beeinflussen. Dabei sind zwei physikalische Eigenschaften von Bedeutung:

• Die Albedo der Erdoberfläche erhöht sich auf einem Gletscher bedeutend, solang er nicht ausgeapert ist: Eintreffendes Sonnenlicht wird zu nahezu 90 % zurückgespiegelt, wodurch es seinen wärmenden Energieeintrag in die Biosphäre nicht entfalten kann. Ein einmal ausgedehnter Gletscher hat daher die Tendenz, weiter abzukühlen und sich weiter zu vergrößern. Über ihm entsteht in Verbindung mit tiefen Temperaturen ein Hochdruckgebiet.
• Gletscher wirken als Wasserspeicher. Es wird als Eis in den Gletschern gespeichert und so dem Wasserreservoir vorübergehend oder länger anhaltend entzogen. Mit dem Abschmelzen der Gletscher in Folge der Erwärmung des Klimas kann es zu einem Anstieg des Meeresspiegels kommen. Dies gilt vor allem für die Eisschilde Grönlands und der Antarktis.

Die Wirkung des vermehrten Eintrags von Schmelzwasser auf die Meeresströmungen, insbesondere auf das Golfstromsystem, ist derzeit Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Eine Theorie besagt, dass durch das Abschmelzen des arktischen Packeises bzw. des grönländischen Eisschildes der Salzgehalt im Nordpolarmeer sinkt, dadurch die Dichte des Meerwassers sich verringert und das Meerwasser bei Island nicht mehr absinkt. Dies kann den gesamten Golfstrom abbremsen und sogar zu einer Abkühlung des Klimas in Europa führen. Ob und in wieweit dieser Effekt stärker ist als die globale Erwärmung, ist nicht geklärt.

Umgekehrt werden Gletscher natürlich auch vom Klima beeinflusst und unterliegen starken Veränderungen. Diese sind nicht immer vorhersehbar. Der Zusammenhang zwischen Gletscherrückgang bzw. -vorstößen mit klimatischen Änderungen ist selten eindeutig, da ein Vorstoß aufgrund veränderter Fließgeschwindigkeiten durch stärkere Abschmelzung (besseres Gleiten auf dem Schmelzwasser) verursacht oder durch vermehrte Eisbildung in früheren Zeiten und langsames Tieferfließen verzögert werden kann. Aussagekräftiger sind daher die Massebilanzen – d. h. die Differenzen zwischen neugebildeten und abgeschmolzenem Eis. Gerade bei großen Eisschilden hängen viele Faktoren zusammen. So wurde erst vor kurzem durch eine Expedition des Forschungsschiffes Polarstern festgestellt, dass sich die Antarktis im Gegensatz zum bisherigen Trend abkühlt und der antarktische Eisschild wächst. Eine bedeutende Rolle spielen dabei auch die Niederschläge, für die aufgrund des Klimawandels eine Zunahme prognostiziert wird. Für einen Gletscher ist dann die Frage, ob diese erhöhte Niederschlagsmenge als Schnee oder als Regen herunter kommt. Schnee fördert die Eisbildung, Regen die Abschmelzung.

Auch Gebirgsgletscher unterliegen deutlichen Schwankungen. Bei plateauförmigen Gletschern wie z.B. dem Gepatschferner sind die Einzugsgebiete sehr flach. Bei nur geringem Anstieg der Durchschnittstemperatur und damit Erhöhung der Schneegrenze können große Akkumulationsflächen komplett unter die Schneegrenze fallen, was den Massehaushalt des Gletschers vollständig umwirft. Durch das Einsinken der Gletscheroberfläche (allein im Jahrhundertsommer 2003 am Gepatschferner durchschnittlich 5m) reicht eine nachträgliche Abkühlung um denselben Betrag nicht mehr aus, um die Masseverluste auszugleichen, da die jetzt tiefer liegende Eisoberfläche weiterhin unterhalb der Schneegrenze bleibt.

Gletscher sind ein Indikator für langfristige Klimaänderungen.^[8] Infolge der globalen Erwärmung ist es weltweit zu einer massiven Gletscherschmelze gekommen.^[9]

Gletscher als Süßwasserreserve

Ein Gletscher in der Antarktis

Gletscher stellen in vielen Regionen eine sichere Wasserversorgung der Flüsse in der niederschlagsarmen Sommerzeit dar, da sie vor allem in dieser Zeit abschmelzen. Sie wirken darüber hinaus ausgleichend auf den Wasserstand, zum Beispiel beim Rhein. In den wüstenhaften Gebirgsregionen des Pamir und Karakorum werden die Talböden und Berghänge fast ausschließlich mithilfe des Gletscherwassers bewässert und urbar gemacht. Auch in den trockenen Tälern der Alpen (Vinschgau, Wallis) gibt es ausgedehnte Netze von Kanälen, die teilweise heute noch genutzt werden. Eine Gefahr können die aus früheren Zeiten im Eis eingeschlossenen Umweltgifte^[10] sein.

Gletschernutzung durch den Menschen

Gletscheisarbeiter am Unteren Grindelwaldgletscher um 1912.

Auf Grund ihrer imposanten Erscheinung haben Gletscher heute eine enorme Bedeutung für den Tourismus in Gebirgen und in den hohen Breiten. Sie sind immer ein Anziehungspunkt, wenn sie verkehrstechnisch erschlossen sind. Dann eignen sie sich auch für den Wintersport als schneesicheres Gletscherskigebiet.

Bis zur allgemeinen Verbreitung von Kühlanlagen wurde an einigen Gletschern das Gletschereis abgebaut und exportiert.

Gletscher als Lebensraum

Gletscher bilden einen Kryal genannten Lebensraum, in dem beispielsweise Biofilme, Schneealgen und Gletscherflöhe leben.

Der Taylor-Gletscher in der Antarktis bedeckt ein sehr seltenes mikrobielles Ökosystem. Die Blood Falls sind ein rotfarbener Ausfluss aus der Gletscherzunge.

Gletscherforschung

Forschungsgeschichte

Die Vorstellung, dass Gletscher die Landschaften dieser Erde entscheidend mitgeformt haben, ist noch nicht alt. Bis weit ins 19. Jahrhundert hinein hielten die meisten Gelehrten daran fest, dass die Sintflut die Gestalt der Erde geprägt habe und für Hinterlassenschaften wie Findlinge verantwortlich sei.

Alpen

Die Schweizerische Naturforschende Gesellschaft schrieb 1817 einen Preis für ein Thesenpapier zu dem Thema aus „Ist es wahr, dass unsere höheren Alpen seit einer Reihe von Jahren verwildern?“ und grenzte weiters ein, gesucht sei „eine unpartheyische Zusammenstellung mehrjähriger Beobachtungen über das teilweise Vorrücken und Zurücktreten der Gletscher in den Quertälern, über das Ansetzen und Verschwinden derselben auf den Höhen; Aufsuchung und Bestimmung der hier und da durch die vorgeschobenen Felstrümmer kenntlichen ehemaligen tiefern Grenzen verschiedener Gletscher“..

Ausgezeichnet wurde 1822 eine Arbeit von Ignaz Venetz, der wegen der Verteilung von Moränen und Findlingen schloss, dass einst weite Teile Europas vergletschert waren. Er fand jedoch nur Gehör bei Jean de Charpentier, der wiederum 1834 Venetz‘ These in Luzern vortrug und es schaffte, Louis Agassiz davon zu überzeugen. Dem rednerisch begabten Agassiz, der in den folgenden Jahren intensive Studien zur Gletscherkunde betrieb, gelang es schließlich, die einstige Vergletscherung weiter Gebiete als allgemeine Lehrmeinung durchzusetzen.

Norddeutschland

In Norddeutschland wurden erste Belege für eine Vergletscherung aus Skandinavien bereits von 1820 bis 1840 gesammelt. Sie konnten die alte Lehrmeinung jedoch nicht zum Einsturz bringen. Erst ab 1875 setzte sich, bedingt durch die Erkenntnisse des schwedischen Geologen Otto Torell, der in Rüdersdorf bei Berlin eindeutige Gletscherschliffe nachwies, die Vereisungstheorie auch in Norddeutschland durch.

Archäologie

Im Nährgebiet eines Gletschers wandelt sich Schnee zu Gletschereis um und dabei werden organische und anorganische Gegenstände mit eingeschlossen. Mit der Zeit fließt das Eis talwärts und so bewegen sich die Gegenstände ins Zehrgebiet, wo das Gletschereis auftaut. Im Jahresverlauf ist im Monat September auf der Nordhalbkugel die Eisschmelze am höchsten, so dass zu dieser Zeit am wahrscheinlichsten archäologische Funde gemacht werden können. Neben diesem wandernden Eis gibt es vereinzelt Vertiefungen, wo sich Eis über längere Zeit stationär hält und das jetzt wegen der globalen Klimaerwärmung auftaut. Der Vorteil dieser stationären Eisflächen liegt darin, dass die beim Fließen eines Gletschers entstehenden Kräfte auf die eingeschlossenen Gegenstände entfallen. So fanden sich am Schnidejoch, ein Gebirgspass in den Berner Alpen, aus verschiedenen Zeitepochen Fundstücke früherer Passgänger.^[11] Die berühmte Gletschermumie Ötzi wiederum befand sich in einer rund 40 m langen, 2,5–3 m tiefen und 5–8 m breiten Felsmulde,^[12] über die über 5300 Jahre lang ein Gletscher sich hinweg bewegte ohne das Eis in der Mulde zu verändern.

Klimaarchiv

Das Eis der Gletscher kann zur Erforschung der Klimageschichte der Erde dienen. Dazu werden Eisbohrkerne entnommen und analysiert. Für das Greenland Ice Core Project bohrte man bis in eine Tiefe von 3029 Metern, wo das Eis ein Alter von mehr als 200.000 Jahren erreicht, und im European Project for Ice Coring in Antarctica konnte sogar 900.000 Jahre altes Eis erbohrt werden.

Ein weiteres mit Gletschern in Verbindung stehendes Klimaarchiv ist Gletscherholz. Das sind Überreste von Bäumen, die vor Jahrhunderten im Eis eingeschlossen wurden und bei denen die Jahresringe ausgewertet werden können.^[13]

Gefahren durch Gletscher

Seilschaft beim Aufstieg zur Klockerin

Die von Gletschern ausgehenden Gefahren werden nach ihren Ursachen in folgende Kategorien eingeteilt:

• Gefahren durch Längen- und Geometrieänderungen: Durch Geometrieänderungen können Bauwerke, die sich unmittelbar am Gletscherrand befinden, gefährdet sein. Nach Gletscherrückgang freigelegte Moränen und Felswände können instabil werden, so dass es zu Rutschungen und Hangabstürzen kommt.
• Gefahren durch Gletscherhochwasser: Gletscherhochwasser sind meist nicht niederschlagsbedingt, sondern entstehen, wenn durch den Gletscher aufgestaute Seen oder in den Eismassen gespeicherte verborgene Wassertaschen sich plötzlich entleeren. Diese Ausbrüche verursachen oft verheerende Flutwellen, die zu großen Schäden im Tal führen. In Island nennt man diese Ausbrüche Gletscherlauf.
• Gefahren durch Gletscher- und Eisstürze: Bei Hängegletschern kommt es regelmäßig zu großen Eisabbrüchen. Dadurch ausgelöste Eislawinen oder Eisstürze können eine Gefahr für Siedlungen und Verkehrswege sein, und beim Auftreffen auf die Meere durch den Verdrängungsdruck der Wassermassen gefährliche Flutwellen, die am Meeresgrund entlanglaufen, sogenannte Tsunamis auslösen.
• Gletscherspalten stellen vor allem für Touristen eine Gefahr dar, die auf keinen Fall unterschätzt werden sollte. Vor allem seilen sich bei Gletscherüberquerungen oft zu wenig Personen aneinander an oder in zu geringen Abständen. Gletscherspalten können sehr tief sein und sind zum Teil durch Schneeüberlagerung (sog. Schneebrücken) überdeckt, so dass sie nicht zu sehen sind.

Wissenswertes über Gletscher

Engabreen, Svartisen, Norwegen

Größe und Verhalten

Zurzeit sind 15 Millionen km² der festen Erdoberfläche von Gletschereis bedeckt. Das entspricht etwa 10 % aller Landflächen. Während der letzten Eiszeit waren es immerhin 32 % der Landoberfläche.

Größe

• Der größte Gletscher der Erde (ohne Inlandeis) ist der Lambert-Gletscher (Antarktis).
• Der größte außerpolare Gebirgsgletscher der Erde ist mit 4.275 km² Fläche der Malaspina (Alaska).
• Der längste außerpolare Talgletscher der Erde ist der Fedtschenko-Gletscher im Pamir in Tadschikistan mit 77 km Länge
• Der flächenmäßig größte europäische Gletscher ist mit 8.200 km² Fläche der Austfonna (Svalbard/Norwegen).
• Ihm folgt mit 8.100 km² Fläche der größte Plateaugletscher Islands, der Vatnajökull. Mit bis zu 900 m Dicke ist er vom Volumen der größte europäische Gletscher.
• Der größte europäische Festlandgletscher ist mit ca. 500 km² Fläche der Jostedalsbreen (Norwegen).
• Der größte und längste Alpen-Gletscher ist der Aletschgletscher (117,6 km² / 23,6 km lang).
• Der größte Gletscher in Deutschland ist der Schneeferner an der Zugspitze.
• Der größte Gletscher in Österreich ist die Pasterze am Großglockner.
• Der größte und längste Gletscher im Kaukasus ist der Besengi bei der Besengi-Mauer in der Besengi-Region.
• Der größte Gletscher Südamerikas ist das Campo de Hielo Sur in Chile.

Minimale Höhe der Gletscherzunge in den Alpen

• Der Glacier des Bossons am Mont Blanc reicht bis auf etwa 1.400 m Höhe über dem Meeresspiegel hinunter.

Fließgeschwindigkeit

• Die höchste je gemessene Fließgeschwindigkeit ist die des Kutiah Gletschers (Pakistan): 1953 wurde eine Fließgeschwindigkeit von 12 km in drei Monaten gemessen, das entspricht im Durchschnitt 112 m pro Tag.
• Alpen-Gletscher bewegen sich mit 30 bis 150 m pro Jahr.
• Himalaya-Gletscher fließen mit 500 bis 1.500 m im Jahr, also 2 bis 4 m am Tag.
• Die Auslassgletscher Grönlands bewegen sich 3 bis 10 km pro Jahr bzw. zirka 10 bis 30 m am Tag.

Vorkommen

Gletscher in Deutschland

In Deutschland gibt es fünf Gletscher, alle im Freistaat Bayern:

1. Nördlicher Schneeferner
2. Südlicher Schneeferner
3. Höllentalferner
4. Watzmanngletscher
5. Blaueisgletscher (am Hochkalter)

Die Gesamtfläche dieser fünf Gletscher hat von 1850 bis 2005 von 329 auf 98 Hektar abgenommen, da die Temperatur in den Alpen in den letzten 100 Jahren um bis zu zwei Grad gestiegen ist. Sollte es bei dieser Entwicklung bleiben, werden die beiden Schneeferner-Gletscher in 20 bis 30 Jahren verschwunden sein, und innerhalb von weiteren zehn Jahren auch die übrigen deutschen Gletscher.

Äquatornähe

• Die äquatornächsten Gletscher befinden sich auf dem Vulkan Cayambe (Ecuador).
• Der äquatornächste Gletscher, der sogar ins Meer kalbt, ist der Ventisquero San Rafael, ein Teil des Campo de Hielo Norte (Chile) nahe dem 47. südlichen Breitengrad (genau: 46,689°S, 73,848°W) (entspricht auf der Nordhalbkugel etwa der Lage von Bozen).

Literatur

• Frank Ahnert: Einführung in die Geomorphologie. 3. Auflage. Stuttgart: UTB, 2003. ISBN 3-8252-8103-5
• Dominik Jost, Max Maisch: Von der Eiszeit in die Heisszeit: eine Zeitreise zu den Gletschern. Oberhofen: Zytglogge, 2006. ISBN 3-7296-0723-5
• Schnee, Eis und Wasser Alpiner Gletscher: Tagung am 26. Jan. 1988 in Zürich: Festschrift Hans Röthlisberger zum 65. Geburtstag am 1. Feb. 1988. Zürich: Eidgenössische Technische Hochschule, 1988. (Mitteilungen der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich Nr. 94).
• Erich Obst, Josef Schmithüsen, Friedrich Wilhelm: Lehrbuch der Allgemeinen Geographie. Band 3/3: Schneekunde und Gletscherkunde. Berlin: de Gruyter, 1974. ISBN 3-11-004905-8
• Hanspeter Holzhauser: Gletscher im Historischen Lexikon der Schweiz
• Kurt Brunner: Gletscherdarstellungen in alten Karten der Alpen. In: Cartographica Helvetica Heft 2 (1990) S. 9–19 Volltext

Einzelnachweise

1. ↑ Ferner, der; -s, - (Tirol, bayr. für Gletscher) sowie Kees, das; -es, -e (österr. landsch. für Gletscher). — In: Duden – Die deutsche Rechtschreibung. CD-ROM-Ausgabe. 25., völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Bibliographisches Institut AG, Mannheim 2009, ISBN 978-3-411-06828-9.
2. ↑ August von Böhm: Das oder der Kees? In: Mitteilungen des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins, Jahrgang 1911 (Band XXXVII), S. 254. (Online bei ALO).
3. ↑ Gletscher und ihre Landschaften, eine illustrierte Einführung, Stefan Winkler, 2009, ISBN 978-3-89678-649-4
4. ↑ Wörterbuch Allgemeine Geographie, Diercke, ISBN 978-3-423-03422-7
5. ↑ http://www.planat.ch/index.php?nav=4,169,169,169
6. ↑ Gunnar Ries: Eis: Wie bewegt sich ein Festkörper
7. ↑ Robert Phillip Sharp: Living Ice: Understanding Glaciers. UP Archive, 1988, ISBN 0-521-33009-2, S. 36 (englisch)
8. ↑ Johannes Hans Oerlemans (2005): Extracting a Climate Signal from 169 Glacier Records, in: Science, 3. März, online
9. ↑ Intergovernmental Panel on Climate Change (2007): Fourth Assessment Report – Working Group I, Chapter 4: Observations: Changes in Snow, Ice and Frozen Ground, Seite 356–360 (PDF, 4,9 MB)
10. ↑ Spiegel.de: Cinthia Briseño: Schmelzende Gletscher geben alte Gifte frei
11. ↑ M. Grosjean, P. J. Suter, M. Trachsel und H. Wanner: Ice-borne prehistoric finds in the Swiss Alps reflect Holocene glacier fluctuations
12. ↑ Südtiroler Archäologiemuseum: Die Fundstelle
13. ↑ dw-world.de: Projekt Zukunft: Gletscherholz – Klimaarchiv unter Eis

Siehe auch

• Kategorie:Gletscher
• Gletscherschmelze – Das durch den Klimawandel verursachte Abschmelzen der Gletscher
• Exaration – Prozess der Gletschererosion
• Glazialmorphologie – Aufbau der Gletscher
• Gletschermilch – Endmoräne – Mittelmoräne – Gletschermühle – Gletscherzunge – Gletscherspalte – Bergschrund – Randkluft – Toteis – Nunatak – Glaziale Serie
• Gletscherforscher: Louis Agassiz
• Verschiedene Gletscher (siehe Kategorie Gletscher): Wildspitze – Schneeferner – Malaspinagletscher – Liste der Schweizer Gletscher - Gletscher Islands
• künstlicher Gletscher

Weblinks

 Wiktionary: Gletscher – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Gletscher – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• Glaciers-online: Große Gletscherkunde-Site auf Deutsch und Englisch
• Dokumentation des Gletscherrückgangs
• Schweizerisches Gletscher-Messnetz
• Dokumentation über Gletscher Teil 1 und Teil 2 auf youTube.com
• Klimawandel in den Alpen Zerronnen zwischen den Tälern sueddeutsche.de 23. November 2007
• Gletscherklassifikation & Gletschertypen sowie Gletscherbewegung & Gletschergeschwindigkeit Fotografien, wissenschaftliche Literaturliste, GeoDataZone 2010.
• Albert Hafner: The Archaeology of Glaciers and Ice-patches in the Alps. The example of Lenk, Schnidejoch, Switzerland.
• James Brooke: Lost Worlds Rediscovered as Canadian Glaciers Melt