Eisphänomen in Grönland

Ein Zürcher Glaziologe leitete ein internationales Forschungsteam und entdeckte einen paradoxen Prozess, verursacht durch die Erderwärmung: Wachsende Eisschichten fördern den Abfluss von Schmelzwasser.

Grosse Schmelzwasserflüsse auf dem Grönländischen Eisschild. Foto: Dirk van As, Geologischer Dienst Dänemark und Grönland

Grosse Schmelzwasserflüsse auf dem Grönländischen Eisschild. Foto: Dirk van As, Geologischer Dienst Dänemark und Grönland

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Das war harte Arbeit. Täglich blies ein starker Wind, es war bitterkalt. In der ersten Nacht im provisorisch eingerichteten Camp fiel die Temperatur auf minus 40 Grad. «Der Whiskey gefror in der Flasche», erinnert sich der Glaziologe Horst Machguth. Es war vor zwei Jahren im südwestlichen Zipfel des Grönländischen Eisschildes. Der Forscher am Geografischen Institut der Universität Zürich leitete während eines ganzen Monats ein internationales Forscherteam aus Dänemark und den USA. Unterwegs waren die Wissenschaftler in einem Niemandsland, wo das Eis am Horizont den Himmel berührt, weit weg vom Eisrand zur Baffin Bay.

Sie waren Nomaden, fünf Camps schlugen sie auf. Ein paar Tage blieben sie jeweils vor Ort, dann zogen sie weiter. Auf vier Motorschlitten hatten sie Handeisbohrer dabei, ein mobiles Radargerät, acht Fässer Treibstoff, Zelte – insgesamt etwa vier Tonnen Material. Auf eine Heizung wurde verzichtet, um Platz zu sparen. «Wenn das Wetter halbwegs erträglich war, haben wir gebohrt, die Eisbohrkerne in Kisten abgepackt und später im Zelt analysiert», sagt Machguth. Zwischendurch waren die Stürme derart stark, dass sie im Zelt bei Würfelspielen auf besseres Wetter warten mussten.

Der Entscheid für die Expedition fiel ein Jahr zuvor. 2012 war das Team bereits auf dem Eisschild in einem stationären Camp. Die Forscher wurden überrascht: «Wir sahen in Bohrkernen fast nur Eis, wo wir vor allem porösen Firn erwartet hatten», sagt der Zürcher Polarforscher. Die Wissenschaftler hatten aber keine Ahnung, wie sich dieses Phänomen ausdehnt. Die oberflächennahen Schichten des Grönländischen Eisschildes bestehen aus Schnee, der sich allmählich zu Gletschereis umwandelt. Diese Firnschicht ist auf Grönland bis zu 80 Meter dick.

Nun wissen die Forscher Bescheid. Ihre Ergebnisse haben sie Anfang Jahr in der Fachzeitschrift «Nature Climate Change» publiziert. Die beobachteten Eislinsen im Firn sind nicht nur stellenweise vorhanden. Im Messgebiet zwischen 1680 und 1900 Meter über Meer haben sie sich zu einer Eisschicht entwickelt, kompakt bis in eine Tiefe von bis zu acht Metern. Die Forscher massen mit Radar die Struktur des Firns auf einer Strecke von 100 Kilometern und bohrten in regelmässigen Abständen 20 Meter tief ins Eis. Die Resultate der beiden Messmethoden stimmen dabei gut überein. «Die Eisschicht liegt kontinuierlich wie ein Deckel auf dem Firn», sagt Horst Machguth, Leitautor der Studie. Die Forscher gehen deshalb davon aus, dass sich das Eis grossflächig ausgedehnt hat.

Das hat Konsequenzen. «Der Firn reagiert auf die Erwärmung in der Arktis», sagt Machguth. Bereits in früheren Studien stellten Glaziologen fest, dass Firn wie ein Schwamm wirkt, der nun gesättigt scheint. Der Grönländische Eisschild speichert seit einigen Jahren weniger Schmelzwasser im porösen Firn, wie Vergleiche mit früheren Bohrungen vor 15 bis 20 Jahren an gleichen Stellen zeigen.

Eis wächst schnell

Paradoxerweise bilden sich durch den Klimawandel an der Oberfläche des Firns zusätzliche Eisschichten. Die Erklärung der Forscher leuchtet jedoch ein. «Seit 2000 nimmt die Schmelze zu», sagt Machguth. Das verändert die jahreszeitlichen Prozesse. Jeder Winter bringt neuen Schnee, der sich in den folgenden Jahren allmählich zu Gletschereis verwandelt. Im Sommer schmilzt ein Teil der obersten Schneeschichten. Das Schmelzwasser versickert, sammelt sich jeweils in den Poren des Firns und gefriert im nächsten Winter stellenweise zu Eislinsen. Doch das zunehmende Schmelzwasser findet nun nicht mehr vollständig Platz in den Poren des Firns. So bildet sich ein Schmelzwasserfilm auf den wachsenden Eisschichten, die undurchlässig sind. Es fliesst aber nur ein Teil des zusätzlichen Schmelzwassers ab. Der Rest gefriert im Winter nahe der Oberfläche, wo es am kältesten ist. «Die Eisschicht kann jedes Jahr bis zu einem Viertelmeter wachsen», sagt Machguth.

Dennoch: Die Forscher schätzen, dass sich durch diese Prozesse der Abfluss von Schmelzwasser ins Meer um etwa 10 Prozent erhöht. So entsteht auf der Oberfläche des Eisschildes ein dichtes Netz von Wasseradern, wie ein Bild des US-Erdbeobachtungssatelliten Worldview-1 zeigt. Das sind keine Rinnsale, sondern Flüsse, die bis zu 70 Meter breit sein können. «Sie fliessen bis zu 60 Kilometer weit und verschwinden dann durch Spalten in einer Gletschermühle», erklärt Horst Machguth.

Wie gross wird der zusätzliche Massenverlust in Grönland sein, wenn die Erwärmung in der Arktis weiter zunimmt? Dazu sagen die Wissenschaftler nichts. Noch ist nicht abschätzbar, wie ausgedehnt die Eisdeckel im Firn ausserhalb des Untersuchungsgebietes sind. Doch die Forscher vermuten, dass das Phänomen weitverbreitet sein könnte. Ähnliche Entwicklungen wurden auch in der kanadischen Arktis beobachtet.

Grönland hat in den letzten 15 Jahren durch die Erwärmung jährlich Eis verloren, das dem vier- bis fünffachen Volumen aller Schweizer Gletscher entspricht.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 17.01.2016, 17:58 Uhr

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Forschung bei bis zu minus 40 Grad Celsius auf Grönland. Foto: Horst Machguth

Längste Klimareihe auf Grönland

Zu den wichtigsten Messprogrammen auf dem Eisschild Grönlands gehört das Swiss Camp. Es wurde 1990 unter der Führung des heutigen Direktors der Forschungsanstalt WSL in Birmensdorf, Konrad Steffen, errichtet. Der Klimaforscher reist heute noch einmal pro Jahr nach Grönland. Inzwischen sind zusätzliche 22 Klimamessstationen installiert worden. Die Daten von Swiss Camp bilden laut Steffen die längste Zeitreihe über das grönländische Klima. Der Eisverlust in den letzten Jahren im Messgebiet ist enorm. Eine Konsequenz: Es werden weniger Sonnenstrahlen reflektiert. So nimmt das Eis mehr Wärmeenergie auf. Dies wiederum beschleunigt die Eisschmelze. Grönland ist für das Studium des Klimawandels ein idealer Standort, weil die Landschaft im Gegensatz zur Schweiz nicht so vielfältig ist und die meteorologischen Einflüsse entsprechend kleiner. (lae)

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