Gletscher und Eis: Früher, heute und in der Zukunft

Wie wird Schnee zu Eis?

Durch zunehmenden Druck. Im kalten Winter erreichen uns Niederschläge meist in Form von Schnee, der aus winzigen, oft filigran verzweigten Eiskristallen besteht. Kein Eiskristall gleicht dem anderen, aber alle besitzen eine tafelige sechseckige Form. Sie bilden sich bei Temperaturen von –4 °C.

Trockener Pulverschnee entsteht bei tiefen Temperaturen und enthält zwischen den einzelnen Schneeflocken etwa 90 % Luft. Beim Auftreffen auf den Boden zerbrechen die Eiskristalle, setzen sich ab, schmelzen bei höheren Temperaturen oder gefrieren wieder. Mit zunehmendem Druck durch neuen Schnee werden die unteren Eiskristalle zerdrückt und verformt. Es entsteht aus größeren, rundlichen Eiskörnern zusammengesetzter Firnschnee, der noch 50 % Luft enthält. Fällt noch mehr Schnee, bildet sich Firneis mit 30 % Luftanteil. Gletschereis schließlich, in dem die noch verbliebene Luft in Blasen eingeschlossen wird, ist wasser- und luftundurchlässig.

Übrigens: In früheren erdgeschichtlichen Perioden hat es schon wesentlich mehr Eis gegeben als heute. Zahlreiche Eiszeiten wechselten sich mit Warmzeiten ab. Die letzte Eiszeit ist vor etwa 11 000 Jahren zu Ende gegangen. Ob wir uns heute in der Nacheiszeit oder in einer Zwischeneiszeit befinden, darüber streiten die Wissenschaftler noch.

Kann Wasser wirklich Stein brechen?

Ja, durch Frostsprengung. Voraussetzung ist neben dem reichlichen Vorhandensein von Wasser ein Klima mit häufigem Frostwechsel.

Besonders effektiv ist der Prozess, wenn die Temperatur am Tag über 0 °C liegt, damit das Eis schmilzt, in der Nacht jedoch unter 0 °C, damit Eis überhaupt entstehen kann. Das Wasser dringt in die Fugen und Spalten des Gesteins, kühlt sich bei Minusgraden ab und gefriert schließlich. Wenn Wasser zu Eis wird, dehnt es sich um etwa 9–10 % seines Volumens aus. Durch den Druck werden die Fugen und Spalten größer, kleine Körner lösen sich, und schließlich brechen ganze Stücke ab. Klüftige Gesteine wie Granit verwittern schnell zu imposanten Blöcken, die man wegen ihrer Form auch Wollsäcke nennt. Im Umland eines Gletschers können ganze »Blockmeere« entstehen.

Was ist eine Eiszeit?

Als Eis- oder Kaltzeit bezeichnen Wissenschaftler eine Periode in der Erdgeschichte, in der die Temperaturen mindestens um 4–5 °C niedriger lagen als heute.

Auf dem Höhepunkt der letzten Eiszeit vor 18 000 Jahren waren weite Teile Nordamerikas von einem Eisschild bedeckt. Skandinavien, die Ostsee und Teile der Nordsee, der Norden der Britischen Inseln sowie Norddeutschland lagen unter Eis. Im Süden begruben Eismassen das heutige Alpenvorland.

Im Lauf der Erdgeschichte gab es mehrere Eiszeiten. Häufig wechselten sich Eiszeiten mit Warmzeiten ab – eine solche Zeitspanne nennt man Eiszeitalter. Das Pleistozän ist die jüngste dieser Epochen und setzte vor etwa 2,5 Mio. Jahren ein. In diesem Zeitraum traten mindestens sechs Eiszeiten auf, die von Warmzeiten unterbrochen waren. Während einer Eiszeit war die vom Eis bedeckte Fläche unserer Erde mindestens dreimal so groß wie heute. In den kurzen Auftauperioden des eiszeitlichen Sommers schmolz weniger Eis als im Winter wieder hinzu kam.

Wie entsteht ein Gletscher?

Gletscher haben ihren Ursprung in Gebieten oberhalb der Schneegrenze, wo sich Firneis in Gletschereis umwandelt. Gespeist wird der Gletscher von Niederschlägen und den Schneefeldern, die auf den umliegenden Gebirgsflanken liegen.

Diese obere Gletscherregion trägt daher den treffenden Namen Nährgebiet. Unter dem hohen Druck werden die untersten Eisschichten plastisch und fließfähig. Bei ausreichender Hangneigung schiebt sich der Gletscher talabwärts über die Firnlinie – das ist die Schneegrenze – und bildet eine Gletscherzunge. In diesen tieferen Regionen, dem Zehrgebiet, verliert der Gletscher durch Abschmelzen, Verdunsten oder »Kalben« infolge höherer Temperaturen mehr Schnee und Eis als durch Schneefälle wieder hinzukommen.

Wo gibt es besonders viele Gletscher?

Das Inlandeis der arktischen Polargebiete mit Grönland nimmt 11 %, das der Antarktis 86 % der gesamten Eismasse der Erde ein. Aus dem Inlandeis bewegen sich Auslassgletscher Richtung Küste, wo riesige Eisberge ins Meer kalben. Kleinere Varianten dieses Typs sind Plateaugletscher oder Eiskappen. Zusammen mit diesen kommen die Gebirgsgletscher nur auf 3 %.

Gletscher gibt es in vielen Formen und Größen im Gebirge und im Inland. Der kleine Kargletscher liegt in einer durch Erosion des Eises am Berghang ausgeschliffenen Hohlform, dem Kar. Im Gegensatz zum größeren Talgletscher, der sich aus mehreren Kargletschern bilden kann, bleibt er an Ort und Stelle. Talgletscher bewegen sich langsam durch ein schon von einem Fluss geschaffenes Tal abwärts. Gebirgsgletscher gibt es mit Ausnahme von Australien auf allen Kontinenten, die meisten pro Fläche in Europa, vor allem in den Alpen. Auch der in Äquatornähe liegende Kilimandscharo in Afrika ist vergletschert, doch seine Eiskappe wird kleiner und könnte schon 2015 verschwunden sein.

Haben Gletscher eine Zukunft?

Keine wirklich überzeugende, denn weltweit befinden sich die meisten Gletscher heute auf dem Rückzug – vielleicht als Folge eines globalen Klimawandels.

Die Alpengletscher haben seit den 1970er Jahren ein Viertel bis ein Drittel an Fläche verloren. Besonders schnell schmelzen die Gletscher im Himalaya. Viel Schmelzwasser sammelt sich in Gletscherseen, deren Überlaufen katastrophale Flutwellen auslösen kann. Gletscherrückzüge und -vorstöße hat es schon öfter gegeben. Für das Mittelalter lässt sich ein Gletscherschwund feststellen, während der »Kleinen Eiszeit« (1400–1900) wuchsen die Gletscher jedoch wieder.

Gibt es Beweise für die Eiszeiten?

Im nördlichen Mitteleuropa und im nördlichen Alpenvorland lässt sich eine typische Abfolge von Landschaftsformen, die das Eis nach seinem Rückzug hinterließ, feststellen: flache, leicht kuppige Grundmoränen, hügelige Endmoränenketten, vom Schmelzwasser aufgeschüttete Sanderebenen und breite Urstromtäler.

Moränen bestehen aus dem Gesteinsmaterial, das der Gletscher mit sich führt. Die Grundmoräne befindet sich direkt unter dem Gletscher und setzt sich aus feinen Sedimenten, grobem Kies und großen Felsbrocken, den Findlingen (fachsprachlich erratische Blöcke), zusammen. Endmoränen markieren die Stelle des weitesten Gletschervorstoßes. Vor den Endmoränen erstrecken sich weitflächige Sander aus Kies, Sand und Ton, die aus dem Gletscher strömende Schmelzwasser aus den Moränen herausgewaschen haben. Das abfließende Schmelzwasser sammelte sich in breiten Urstromtälern, die parallel zu den Eisrändern verliefen.

Wie erkennt man verschwundene Gletscher?

Auch wenn keine Gletscher mehr zu sehen sind, haben sie erkennbare Spuren hinterlassen. Felsen aus härterem Gestein wurden weniger stark abgetragen. Zurück blieben Rundhöcker genannte Formen mit flachen, dem Eis zugewandten Rücken und steilen Rückseiten. Die Schären Skandinaviens, heute kleine Inseln, sind eine solche vom Meer überflutete Rundhöckerlandschaft.

Im von der Gletscherzunge ausgehobenen Zungenbecken bildeten sich Seen. In schmalen Schmelzwasserrinnen entstanden lang gezogene Rinnenseen. Hat sich ein Gletscher aufgrund steigender Temperaturen wieder zurückgezogen, bleiben oft kleinere Eiskörper im abgelagerten Schutt zurück, das Toteis. Wenn auch dieses Eis abgetaut ist, bilden sich Hohlformen wie Toteislöcher (Sölle) oder Kessel, die sich oft mit Wasser füllen.

Übrigens: Neben solchen Hohlformen gibt es in den Moränenlandschaften auch Aufschüttungsformen: ovale, oben abgerundete Drumlins, kleine kuppenförmige Kames und wallförmige, oft sehr lang gestreckte Oser.

Wie veränderten Gletscher die Täler?

Die breiten eiszeitlichen Talgletscher in den Alpen oder in Norwegen haben nach ihrem Rückzug typische Talformen hinterlassen. Durch den ungeheuren Druck und die stetige Bewegung rundeten sie die ursprünglich V-förmigen Täler zur charakteristischen U-Form und vertieften und verbreiterten sie erheblich. Diese U-Täler oder Trogtäler haben steile Talwände, die oben an einer Trogkante enden. An diese schließt sich eine flachere Trogschulter an, auf der früher die Gletscherränder ruhten.

Die Flüsse und Bäche in den Seitentälern, die nicht von der Vergletscherung betroffen waren, liegen heute hoch über dem Trogtal; ihr Wasser stürzt in eindrucksvollen Wasserfällen in die Tiefe. An den Küsten Norwegens wurden die Gletschertäler zu Fjorden. Nach den Eiszeiten war der Meeresspiegel durch das abschmelzende Eis gestiegen und die Täler »ertranken«.