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Erderwärmung:Leise sickert der See

Blauer See auf Grönland

Azurfarben leuchten die Schmelzwasserseen auf dem grönländischen Eis. Seit etwa 20 Jahren sieht man sie immer häufiger.

(Foto: Bernhard Edmaier)

Geologen blicken derzeit gebannt auf Grönland: Dort taut das Eis immer schneller und setzt komplexe Prozess in Gang, die Gletscher ins Meer gleiten lassen.

Das Grönlandeis schmilzt immer schneller. Vor allem in den vergangen 20 Jahren ist die Zahl der Schmelzwasserseen - dieser himmelblauen Gewässer, die wie hingeworfene Edelsteine über dem Eisschild verstreut liegen - rapide angestiegen. "Um 27 Prozent im Vergleich zur Zeit vorher", sagt der Geograf James Lea von der Universität im englischen Liverpool. "Und wir sehen immer mehr davon, auch in den höheren Regionen des Eisschildes", so der Wissenschaftler. "Dort hatten wir erst für 2050 oder 2060 Schmelzwasserseen erwartet."

Lea hatte 18 000 Satellitenbilder aus den Sommermonaten 1984 bis 2019 ausgewertet. Die Ergebnisse stellte er in der vergangenen Woche während des AGU-Fall-Meetings im kalifornischen San Francisco vor, dem Herbsttreffen der Amerikanischen Geophysikalischen Union. Es ist die größte internationale Tagung im Bereich Erd- und Weltraumwissenschaften.

Ursache für das beschleunigte Schmelzen ist die zunehmende Erderwärmung, welche die Temperaturen in der Nordpolregion noch stärker ansteigen lässt als in den niedrigeren Breiten. Sie bringt den mächtigen Eisschild, der knapp fünf Mal so groß ist wie Deutschland und an seiner dicksten Stelle 3367 Meter misst, ins Schwitzen.

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Das Schmelzwasser wiederum verbleibt nicht in den Seen, sondern fließt auf dem Eis und durch die Eismasse hindurch ins Meer und trägt so zum gefürchteten Meeresspiegelanstieg bei. Deshalb haben derzeit viele Geowissenschaftler die komplexen Prozesse, die sich auf Grönland abspielen, im Visier. Vor allem die Schmelzwassermengen, die durch das Eis hindurch bis zu dessen Unterseite ins Felsbett der Gletscherströme gelangen, geben ihnen zu denken. Denn sie wirken wie ein Schmiermittel, das den Eisfluss Richtung Küste beschleunigt.

Wenn das Eis komplett bricht, ist das, als wenn man einen Stöpsel aus einer Wanne zieht

Diesen Vorgang konnten der Polarforscher Thomas Chudley und seine Mitarbeiter von der Universität im englischen Cambridge im vergangenen Sommer auf dem Store-Eisstrom im Südwesten des grönländischen Eisschildes genau beobachten und vermessen. Sie haben miterlebt, wie zu Beginn des Sommers Schmelzwasserströme eine Senke im Eis füllten, wie dabei ein See entstand, und wie dieser ganz plötzlich wieder verschwand.

"Wir gehen davon aus", schrieb der Wissenschaftler Anfang Dezember in einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift PNAS, "dass viele Seen so schnell auslaufen - und dass dieser Prozess bisher unterschätzt wurde." Chudleys Schmelzwassersee war etwa einen Quadratkilometer groß, als sich plötzlich - ohne Vorwarnung - eine alte Spalte im Eis öffnete. Offenbar, so der Wissenschaftler, wurde der Wasserdruck auf das Eis zu hoch, so dass sich diese alte Schwachstelle auftat und allmählich auf eine Länge von 500 Meter aufriss. Thomas Chudley spricht von einer "Hydrofracture". Dort hinein flossen innerhalb von nur fünf Stunden 4,8 Millionen Kubikmeter Wasser. Das entspricht nahezu dem Volumen von zwei Cheopspyramiden.

Während des Schauspiels und danach nahmen die Wissenschaftler gletscherstrom-abwärts etwa vier Kilometer vom See entfernt Messungen vor. Dort hatte sich die Eisoberfläche um einen halben Meter gehoben, und die Fließgeschwindigkeit des Eises erhöhte sich von zwei auf 5,3 Meter pro Tag. Vermutlich, so die Wissenschaftler, hat sich an dieser Stelle ausgelaufenes Seewasser in einer Vertiefung im Felsbett gestaut, was den Eisstrom darüber hochgedrückt und beschleunigt hat. Niklas Neckel und seine Kollegen vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven haben ähnliche Erfahrungen gemacht, als sie Schmelzwasserseen am sogenannten 79-Grad-Gletscher im Nordosten Grönlands untersuchten. "Das Wasser in diesen Seen hat ja eine andere Albedo, also Rückstrahlkraft, als das Eis", erklärt der Geowissenschaftler. Deshalb erwärmt es sich potenziell schneller als das Eis. "Kollegen haben daher unter dem Wasserspiegel am Boden eines solchen Sees höhere Schmelzraten gemessen als in den umliegenden Eisgebieten."

Dazu kommt der Wasserdruck. Wenn dieser zu hoch wird und das Eis bis zum Felsuntergrund durchreißt, "dann ist das, als würde man den Stöpsel aus einer Badewanne ziehen", sagt Niklas Neckel. Die Folge: Der See läuft innerhalb weniger Stunden aus. Das viele Wasser verringert die Reibung an der Eisunterseite, der Eisstrom beschleunigt sich. Das hat das AWI-Team mit GPS-Geräten gemessen. Die genauen Forschungsergebnisse sollen demnächst veröffentlicht werden.

Solche lokalen Beobachtungen und Messungen sind wichtig, sagt Neckels Kollege am AWI, Ingo Sasgen. "Denn alle diese neuen Erkenntnisse ermöglichen eine bessere Modellierung der Prozesse", so der Wissenschaftler. Dies hat zur Folge, dass Forscher die Auswirkungen des klimabedingten Temperaturanstiegs auf Grönland genauer in die Massenbilanzen mit einbeziehen und so die Prognosen für den Meeresspiegelanstieg optimieren können.

Eine seltsame Erscheinung, deren Bedeutung für den Schmelzwasserhaushalt des Eisschildes bisher noch nicht zu ermessen ist, sind die sogenannten Ice-Slabs. Michael MacFerrin von der Universität in Boulder im US-Bundesstaat Colorado hat darüber ebenfalls auf der AGU-Tagung berichtet. Er hat diese Eisplatten, die im Jahr 2000 entdeckt wurden und meistens von einer frischen Schneedecke überlagert sind, 2012 erstmals angebohrt und seither genauer untersucht. Die Platten sind Hunderte Quadratkilometer groß und bis zu 16 Meter dick. Sie sind das Ergebnis sich ständig wiederholender Schmelz- und Gefrierprozesse an der Oberfläche des Eisschildes. Im Sommer, wenn der Schnee des Winters auf dem Eisschild taut, sickert ein Teil des Schmelzwassers in die älteren Schneelagen, den sogenannten Firn, hinein und wird dort aufgesogen wie von einem Schwamm. Oszillieren die Temperaturen um den Gefrierpunkt, was im tiefer gelegenen Bereich des Eisschildes im Sommer häufig der Fall ist, taut und gefriert die Eis-Schneemasse im ständigen Wechsel. Die Platten wachsen dabei und breiten sich aufgrund der steigenden Temperaturen auch in den größeren Höhen auf dem Eisschild aus.

Radarmessungen bei wissenschaftlichen Überfliegungen Grönlands haben ergeben, dass die Ice-Slabs inzwischen gut vier Prozent des gesamten Eisschildes bedecken - hauptsächlich in einer lang gestreckten Zone nahe dem Rand des Eisschildes an seiner Westküste. Was diese Platten für die Eisdynamik und den Schmelzwasserabfluss auf dem grönländischen Eis bedeuten, ist bislang noch unklar. MacFerrin befürchtet, dass sie, weil sie das Versickern des sommerlichen Schmelzwassers verhindern, den "Run-Off", den Oberflächenabfluss, verstärken. Immer mehr Schmelzwasser könnte also direkt in großen Mengen Richtung Meer abfließen, mit derzeit noch nicht berechenbaren Folgen für den Meeresspiegelanstieg.

© SZ vom 17.12.2019
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