Die geheime Wärme der grönländischen Gletscher

Moulin bleu! (Foto: Poul Christoffersen / Universität Cambridge)

Es ist kein Geheimnis, dass der grönländische Eisschild einen großen Beitrag zum weltweiten Anstieg des Meeresspiegels leisten kann: Würde er vollständig schmelzen, würden die Meere um bis zu sieben Meter ansteigen. Denn im Gegensatz zum Meereis, das sich bereits im Wasser befindet, gelangt das geschmolzene Landeis schließlich in den Ozean, wo es das bereits vorhandene Wasser ergänzt. Da die Wissenschaftler die Mechanismen, die während der jährlichen Schmelzperiode des Eisschildes ablaufen, immer besser verstehen, stellen sie fest, dass das Schmelzen des Eisschildes sogar noch mehr Schmelzen nach sich ziehen kann.

Einer der Wege, auf denen das Wasser in den Ozean gelangt, sind die so genannten Mühlen (Moulins, eine davon ist oben abgebildet). Diese Löcher im Eisschild, die sich über mehr als einen Kilometer bis zum Grundgestein an der Basis des Eisschildes erstrecken, leiten das Wasser so effektiv von der Oberfläche ab, dass in nur einer Stunde eine Million Kubikmeter Wasser abfließen können, was der Größe von 400 olympischen Schwimmbecken entspricht. Wenn sich eine Gletschermühle einmal gebildet hat, bleibt sie während der gesamten Schmelzsaison offen, da das Wasser aus den Bächen und Flüssen, die die Oberfläche des Eisschildes durchziehen, weiter fließt (siehe Videos am Ende des Artikels).

Das ist zwar schon besorgniserregend genug, wenn man bedenkt, wie viel Wasser sie möglicherweise in den Ozean leiten. Aber neuere Forschungen zeigen zwei Wege auf, wie der Abfluss zur Destabilisierung des Eisschildes beiträgt. Bei dem als Basalschmelze bezeichneten Prozess, der in der nachstehenden Grafik skizziert ist, wird das grönländische Inlandeis von unten her abgetragen, zum Teil durch die Reibung, die durch sein eigenes Gewicht verursacht wird, und zum Teil durch die Wärme der Erde darunter. Das dadurch erzeugte Wasser wirkt wie ein Schmiermittel und beschleunigt die Vorwärtsbewegung der Gletscher am Rande des Eisschildes, die als Auslass zum Ozean dienen; je mehr Wasser vorhanden ist, desto leichter gleitet der Gletscher über den Felsuntergrund.

Basales Schmelzen

Die Basalschmelze ist zwar ein natürlicher Prozess, aber das zusätzliche Wasser, das an der Oberfläche des Eisschildes entsteht und zum Grundgestein hinunterfließt, treibt den Gletscher schneller voran. Feldarbeiten auf dem Store Glacier (in dem Gebiet, das auf der Karte am Ende des Artikels mit „Central West“ bezeichnet ist) deuten darauf hin, dass im Sommer 2014 täglich bis zu 82 Millionen Kubikmeter Schmelzwasser von der Oberfläche des Gletschers in den Untergrund abgeflossen sind.

Hinzu kommt, dass all dieses fallende Wasser selbst Eis abträgt, zunächst, wenn es die Gletschermühlen hinunterfällt, aber dann, wenn es auf das darunter liegende Gestein trifft, wird es in Wärme umgewandelt, so eine am 22. Februar in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Arbeit. Während der Spitzenschmelze auf dem Store Glacier hat das fallende Wasser schätzungsweise so viel Energie freigesetzt, wie im gleichen Zeitraum vom Drei-Schluchten-Damm in China, dem größten Wasserkraftwerk der Welt, abgegeben wurde. Wenn diese Berechnung stimmt, setzt der Eisschild, dessen Schmelzfläche bei seiner größten jährlichen Ausdehnung mehr als eine Million Quadratkilometer umfasst, möglicherweise mehr Energie frei als die zehn größten Wasserkraftwerke der Welt zusammen.

Derzeit wird die Energie, die das Wasser beim Abfließen durch die Gletschermühlen freisetzt, nicht berücksichtigt, wenn Wissenschaftler versuchen zu berechnen, wie schnell der Eisschild schmilzt und wie viel Wasser somit in die Ozeane abfließt. Aber so bedeutend dies auch sein mag, die Energiemenge könnte sich verdoppeln oder sogar verdreifachen, wenn die Temperaturen steigen und noch mehr Wasser zur Wärmeerzeugung zur Verfügung steht, so Poul Christoffersen, der die Expedition zum Store Glacier leitete.

Dr. Christoffersen und sein Team begannen zu untersuchen, ob das fallende Wasser möglicherweise selbst Energie freisetzt, nachdem Radarmessungen ergeben hatten, dass die Schmelzraten an der Basis von Gletschern oft genauso hoch waren wie die an der Oberfläche gemessenen, obwohl sie nicht der Sonne ausgesetzt waren. Um zu bestätigen, dass das fallende Wasser tatsächlich Wärme erzeugt, zeichnete das Team die Temperatur des Wassers auf, während es unter dem Store Glacier herausfloss, und stellte fest, dass sie fast ein ganzes Grad Celsius betrug, wo sie sonst erwartet hätten, dass es mehr als ein ganzes Grad kälter wäre.

„Bei der Untersuchung der Basalschmelze von Eisschilden und Gletschern betrachten wir Wärmequellen wie Reibung, geothermische Energie, latente Wärme, die beim Gefrieren von Wasser freigesetzt wird, und Wärmeverluste in das darüber liegende Eis“, erklärt er. „Aber was wir nicht wirklich untersucht hatten, war die Wärme, die durch das abfließende Schmelzwasser selbst erzeugt wird. In dem Wasser, das sich an der Oberfläche bildet, ist eine Menge Gravitationsenergie gespeichert, und wenn es fällt, muss diese Energie irgendwo hin.“

Die Tatsache, dass sie dort festsitzt, wo die Sonne nicht scheint, könnte bedeuten, dass wir schneller als erwartet auf dem Trockenen sitzen.

Grönlands Gletscher und die Geschwindigkeit, mit der sie sich ins Meer bewegen