Gletscher

Ein Gletscher ist eine aus Schnee hervorgegangene Eismasse, die sich durch ihr Eigengewicht (und dem daraus resultierenden Druck) bewegt.

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.

Grundlagen

Gletscher und ihre Wirkungen spielen in den Wissenschaften bereits seit geraumer Zeit eine große Rolle. Die Wissenschaft, die sich direkt mit Gletschern, ihrem Wasserhaushalt, Fließverhalten usw. beschäftigt, ist die Glaziologie. Mit den Ablagerungen (Sedimenten) und Oberflächenformen, die das Eis hinterlässt, beschäftigt sich die Geologie bzw. die Glazialmorphologie. Gletschereis ist weiterhin ein sehr wertvolles geowissenschaftliches Archiv, da mit der Entstehung des Eises die herrschenden Klima- und Umweltbedingungen gespeichert werden. Durch Eisbohrungen kann man dieses Archiv gewinnen und auswerten.

Gletscherentstehung und Metamorphose des Schnees

Gletscher entstehen in Gebieten, in denen im Jahresmittel mehr Schnee fällt, als abtauen oder verdunsten kann. Auf diese Art und Weise kommt es zur Akkumulation (Ansammlung) von Schnee, der deshalb eine Metamorphose (Verwandlung) durchläuft.

Frisch gefallener Neuschnee bildet eine Schicht aus kaum verdichteten Schneekristallen und mit Luft gefüllten Hohlräumen. Fällt erneut Schnee, so legt er sich über diese bereits vorhandene Schicht und drückt die mit Luft gefüllten Hohlräume so zusammen, dass sie kleiner werden. Schmelzprozesse unterstützen diesen Vorgang. So entsteht im Laufe eines Jahres aus dem Schnee Firneis. Firn bewegt sich, wenn überhaupt, nur in der Falllinie, hat keine Spalten und ist am Untergrund festgefroren. Die weitere Verdichtung des Firneises lässt schließlich Gletschereis entstehen. Ab einer Mächtigkeit von ca. 30 m fängt das Eis an, sich unter dem Einfluss der Schwerkraft und seiner eigenen Masse zu bewegen (zu fließen). Ein Gletscher ist entstanden. Aufgrund topographischer Gegebenheiten reißt das Eis bei der Bewegung auf und bildet Spalten. Der Bergschrund befindet sich am oberen Rand des Gletschers und markiert den Übergang vom bewegten Gletscher zur Karrückwand oder dem Firnfeld.

Im Laufe der Metamorphose sinkt der Luftgehalt kontinuierlich. Während er bei Pulverschnee noch 90 % beträgt, besitzt Gletschereis im Durchschnitt nur noch 2 % Luft. Der Luftgehalt von Firn bzw. Firneis, den Zwischenstufen bei der Entstehung von Gletschereis, beträgt 60 % bzw. 30 %. Es kommt im Verlauf der Gletschereisbildung zu einer starken Verdichtung des Materials.

Die Dauer der Metamorphose des Schnees hängt sehr stark von den herrschenden Klimabedingungen ab. Bei vergleichsweise warmen Gletschern, wie in den Alpen, hat sich der Schnee in wenigen Jahren in Gletschereis umgewandelt. Bei kalten und trockenen Gletschern, zum Beispiel in der Antarktis, unterstützen keine Schmelzprozesse die Eisbildung. So dauert dort die Umwandlung von Schnee in Eis mehrere Jahrzehnte.

Aussehen und Eigenschaften von Gletschereis

Der Buarbreen, eine Gletscherzunge des Folgefonna, Norwegen, schimmert bläulich

Reines Gletschereis ist in dünnen Schichten (wenige cm) nahezu durchsichtig, bei größeren Dicken aber noch durchscheinend. Wenn die Kristalle eines Gletschers ihre Lage zueinander nicht verändern, bewahrt Gletschereis über lange Zeiträume auch seine ursprüngliche Schichtung. Weiterhin haben die Eiskristalle eine körnige Struktur; bei Seen sind sie zum Beispiel länglich. Die Dichte beträgt bis zu 0,918 g/cm³, kann aber bei größeren Lufteinschlüssen auch darunter liegen. Die Dichte von Pulverschnee beträgt zum Vergleich nur 0,06 g/cm³.

Wird das Eis durch den Eigendruck stark komprimiert, verkleinern sich die Lufteinschlüsse im Eis. Dadurch werden alle Farben außer Blau absorbiert und nur noch dieses reflektiert: das Eis schimmert bläulich, bei einigen Gletschern auch grünlich.

Nährgebiete und Zehrgebiete

Pasterze mit Großglockner

Jeder Gletscher besitzt ein Nähr- und ein Zehrgebiet. Im Nährgebiet bleibt zumindest ein Teil des Schnees auch während des Sommers erhalten (Akkumulationsgebiet), so dass er sich durch Druck und Wärmeschwankungen im Lauf mehrerer Jahre zu Gletschereis umformt, welches in tiefere Gebiete fließt. Unterhalb einer bestimmten Linie, der Gleichgewichtslinie, erreicht das Gletschereis Regionen, in denen das Abschmelzen des Eises gegenüber dem Nachschub durch Schnee überwiegt (Ablationsgebiet). Diese Region heißt Zehrgebiet. Bei Talgletschern fällt sie oft mit einer eindrucksvollen Gletscherzunge zusammen. An deren unterem Ende befindet sich das Gletschertor, aus dem ein steter Schmelzwasserstrom, die sogenannte Gletschermilch, herausplätschert. Die Größe des Nähr- und Zehrgebiets wechselt jedes Jahr je nach Schneemenge im Winter und Witterungsverlauf im Sommer. Dadurch wird über längere Zeiträume der Gesamthaushalt des Gletschers bestimmt, sprich ob er sich vergrößert oder verkleinert. Bei einem ausgeglichenen Massenhaushalt entspricht das Verhältnis von Nährgebiet zu Zehrgebiet etwa 2:1.

Andere Verhältnisse herrschen bei Gletschern, vor allem in den Polargebieten, die ins Meer oder in einen großen See münden, sowie bei Hängegletschern. Wenn an der Stirnseite der Gletscherzunge Eisstücke abbrechen, nennt man dies das Kalben des Gletschers. Die abgebrochenen Stücke werden zu Eisbergen. Tafeleisberge dagegen entstehen nur in der Antarktis, wenn aufgeschwommene Teile des Inlandeises (Schelfeis) abbrechen und als große Eistafeln in das Meer treiben. In beiden Fällen haben diese Gletscher ein vergleichsweise kleines Zehrgebiet, welches deutlich unter dem oben angegebenen Quotienten liegt.

Gletscherarten

Talgletscher, mit deutlich sichtbaren Mittelmoränen (Großer Aletschgletscher)

Grímsvötn im Vatnajökull, einem Plateaugletscher in Island

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

Kargletscher: 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.
Talgletscher: Eismassen, die ein deutlich begrenztes Einzugsgebiet besitzen und sich unter dem Einfluss der Schwerkraft in einem Tal abwärts bewegen. Sowohl die Menge des Schmelzwassers als auch die Fließgeschwindigkeit des Gletschers variiert im Jahresverlauf mit einem Maximum im Sommer. Obwohl Talgletscher nur etwa 1 % der vergletscherten Gebiete der Erde ausmachen, sind sie wegen ihres imposanten Aussehens der bekannteste Gletschertyp (z. B. Aletschgletscher).
Hanggletscher
Hängegletscher sind Gletscher, die aufgrund einer Felskante in ihrem Bett kein Zehrgebiet haben, sondern über die Kante kalben. In vielen Fällen gehen diese Gletscher auf Talgletscher zurück, die in den heutigen eisschwachen Zeiten das Zehrgebiet unter der Kante nicht mehr halten können.
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.
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. Einige Wissenschaftler scheiden jedoch die großen Inlandeismassen von den kleineren Gletschern und bezeichnen sie deshalb nicht als Gletscher.
Plateaugletscher oder Eiskappe: Ein kleines Inlandeis, begrenzt auf Hochplateaus.
Auslassgletscher bilden sich am Rand von Eiskappen oder Eisschilden, wenn das Eis durch relativ schmale Auslässe fließen muss, die vom Relief vorgegeben werden.

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).

Die Einflüsse von Gletschern

Gletscher und Klima

Gletschereis

Obwohl Gletscher nur einen geringen Teil der Erdoberfläche ausmachen, ist weitgehend unumstritten, dass sie 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.
Gletscher sind ein Indikator für langfristige Klimaänderungen.^[1] Infolge der globalen Erwärmung ist es weltweit zu einer massiven Gletscherschmelze gekommen.^[2]

Gletscher als Landschaftsformer

Gletscherspuren

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. Die Wirkung der Gletscher beruht vor allem auf dem von ihnen mitgeführten Moränenmaterial.

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 Stirnmoräne. Der Begriff „Moräne“ bezieht sich mittlerweile eher auf die entsprechenden Landschaftsformen und nicht mehr auf das eigentliche Material.
Abtragungsformen: Eindrucksvolle Zeugen der Abtragungsvorgänge durch Gletscher sind in Gebirgen die Trogtäler, deren U-Form auf Grund der Gletschererosion entstand. In den vom Inlandeis vergletscherten Gebieten trifft man sehr häufig Rundhöckerlandschaften an. In beiden Landschaftstypen kommen oft tief ausgeschürfte Becken vor, die heute meist von Seen ausgefüllt werden. Kleinformen der Abtragung sind vor allem Gletscherschliffe auf den Gesteinsoberflächen. Diese werden durch das mitgeführte Moränenmaterial verursacht. Gletschermühlen entstehen durch die abtragende Wirkung der Schmelzwässer des Eises.
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.

Gletscher als Süßwasserreserve

Ein Gletscher in der Antarktis

Wasserhaushalt: 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 so ausgleichend auf den Wasserstand (z. B. beim Rhein).

Gletschernnutzung durch den Menschen

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.

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.

Alpen

Die Schweizerische Naturforschende Gesellschaft schrieb jedoch 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 Glescher 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.

Gefahren durch Gletscher

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: Gletscherhochwässer sind meist nicht niederschlagsbedingt, sondern entstehen, wenn Seen, die der Gletscher aufgestaut hat, 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.
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 und das in zu geringen Abständen. Gletscherspalten können sehr tief sein und sind zum Teil mit Schneebrücken überdeckt, so dass sie nicht zu sehen sind.

Wissenswertes über Gletscher

Engabreen, Svartisen, Norwegen

Größe und Verhalten

Zur Zeit 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 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 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

Der am schnellsten fließende Gletscher der Erde ist der Kutiah Gletscher (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:

Nördlicher Schneeferner
Südlicher Schneeferner
Höllentalferner
Watzmanngletscher
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 Mount-Kenya-Massiv (Afrika).
Der äquatornächste Gletscher, der sogar ins Meer kalbt, ist der Ventisquero San Rafael, ein Teil des Campo de Hielo Norte (Chile) nahe dem 45. südlichen Breitengrad (entspricht auf der Nordhalbkugel etwa der Lage von Mailand).

Einzelnachweise

↑ Johannes Hans Oerlemans (2005): Extracting a Climate Signal from 169 Glacier Records, in: Science, 3. März, online
↑ 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)

Literatur

Frank Ahnert: Einführung in die Geomorphologie; UTB, Stuttgart; Auflage: 3. A. (Oktober 2003); ISBN 3-8252-8103-5
Erich Obst, Josef Schmithüsen, Friedrich Wilhelm: Lehrbuch der Allgemeinen Geographie, Bd. 3/3, Schneekunde und Gletscherkunde; Gruyter Verlag; 1974; ISBN 3-11-004905-8