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Klimawandel in den AlpenWie Schutt die Gletscherschmelze beeinflusst

Eine neue Studie zeigt, dass weltweit gigantische Schuttflächen auf Gletschern liegen. Die Forscher müssen nun ihre Modelle anpassen. Teilweise drastisch.

Grosse Flächen der Gletscher in Alaska sind mit Schutt bedeckt: Gebirge und Gletscher im Gebiet der Alaskakette.
Grosse Flächen der Gletscher in Alaska sind mit Schutt bedeckt: Gebirge und Gletscher im Gebiet der Alaskakette.
Bild: Xinhua News Agency / eyevine

Sie kommen jeweils so rein daher, die prächtigen Gletscher auf den Postkartenbildern. Blankes Eis und Firn sieht man, wie ein weisser Fluss zieht der Gletscher durch das Tal. Doch so sauber sind die Eismassen nicht. Auf ihnen liegt Schutt, den der Gletscher über weite Strecken transportiert. Das Geschiebe ist meistens verwittertes Gestein, das vom Berg hinunterstürzt und schliesslich auf der Gletscherzunge ausschmilzt.

Schutt schützt das Eis und kann dessen Abschmelzung verlangsamen, was unter den veränderten Klimabedingungen ein Vorteil sein kann. Trotzdem haben die Gletscherforscher in ihren globalen Gletschermodellen bisher diese Schuttteppiche vernachlässigt. So wurde auch das Ausmass der Schuttflächen nur unzureichend kartiert.

Riesige Schuttfläche

Das haben nun die beiden Glaziologen Sam Herreid und Francesca Pellicciotti von der Northumbria University und der Eidg. Forschungsanstalt WSL in Birmensdorf nachgeholt – und dabei Erstaunliches festgestellt. Mehr als 29’000 Quadratkilometer des weltweiten Gletschergebiets sind mit Schutt bedeckt, das entspricht rund drei Vierteln der Fläche der Schweiz. Die grössten Schuttflächen finden sich auf Gletschern in Alaska, Südwestasien und in Grönland.

Die Forschenden haben während dreier Jahre mithilfe von Bildern des US-Satelliten Landsat mehr als 900’000 Quadratkilometer Gletscher weltweit akribisch untersucht und manuell, also ohne Unterstützung durch ein Computerprogramm, verifiziert. «Eine grosse Arbeit», sagt Michael Zemp vom World Glacier Monitoring Service an der Universität Zürich, der an der Studie nicht beteiligt war.

Spektrum der Schuttbedeckung: Die «junge» Gesteinsdecke in Südgrönland (links) und die «alte» in der Everest-Region des Himalaja. Der Pfeil zeigt auf eine Gletscherzunge, die während Jahrhunderte mit Schutt bedeckt wurde.
Spektrum der Schuttbedeckung: Die «junge» Gesteinsdecke in Südgrönland (links) und die «alte» in der Everest-Region des Himalaja. Der Pfeil zeigt auf eine Gletscherzunge, die während Jahrhunderte mit Schutt bedeckt wurde.
Bild: Sam Herreid

Die Schuttdecken sind jeweils unterschiedlich dick, Zentimeter bis mehrere Meter. Vielfach sind sie am Zungenende eines Gletschers, also da, wo das Eis am stärksten abschmilzt. Verschiedene frühere Studien zeigen, dass die Schuttflächen auf dem Eis vielerorts durch die klimatischen Veränderungen grösser werden. Nicht immer ist der Schuttdeckel aber eine willkommene Isolationsschicht.

«Es ist kompliziert, Schutt kann auch die Bildung von Eiskliffen und Wassertümpeln auf flachen Gletscherzungen fördern, was die Abschmelzung verstärkt», sagt Michael Zemp. Das hängt unter anderem von der Sonneneinstrahlung ab, von der Neigung der Oberfläche oder vom Wärmefluss. «So schmelzen viele schuttbedeckte Gletscher ähnlich schnell wie ihre eisblanken Kollegen», sagt Michael Zemp.

Falsche Kartierungen

Dennoch: Der Anteil der Schuttflächen ist erheblich. Die Hälfte der Gletscher der Erde ist gemäss der neuen Studie mit Schutt bedeckt. Im Gebirge sind es weltweit 7,3 Prozent. Der grösste Teil liegt am Ende der Gletscherzunge. Die Autoren haben zahlreiche verschiedene regionale Kartierungen verglichen, zum Beispiel in Gebirgsregionen Asiens, und mussten feststellen, dass beträchtliche Flächen nicht als Schutt deklariert waren.

So haben sie auch Ungereimtheiten im globalen Gletscherinventar, dem Randolph Glacier Inventory, entdeckt. Diese umfassende Datenbank gilt als ein Quantensprung in der Gletscherforschung. Sie bietet die Grundlage, um die Reaktion einzelner Gletscher auf die Klimaveränderungen modellieren zu können.

Ein internationales Team hat die Abgrenzungen der weltweit etwa 200’000 Gletscher dokumentiert. Damit lässt sich seit einigen Jahren deutlich zuverlässiger abschätzen, wie gross der zukünftige Beitrag der Gletscher zum regionalen Wasserhaushalt sowie zum globalen Meeresspiegelanstieg sein wird.

Je besser die Kartierungen der Eisumrisse im Inventar sind, desto besser können Abschmelzeffekte und die Wasserressourcen abgeschätzt werden. Doch gerade hier ist eine Schwäche durch die Autoren aufgedeckt worden. Sam Herreid und Francesca Pellicciotti fanden anhand der aktuellsten Satellitenbilder heraus, dass etwa 10’000 Quadratkilometer kartierte Gletscherfläche tatsächlich keine Eisflächen waren. Die Gletscher wurden entweder falsch kartiert oder sind bereits abgeschmolzen seit der letzten Kartierung.

Die Autoren der neuen Studie schätzen die Fehler im Gletscherinventar als hoch ein.

Das Randolph Glacier Inventory gibt denn auch den Gletscherstand um das Jahr 2000 wieder und wurde aus verschiedenen regionalen Inventaren von unterschiedlicher Qualität zusammengestellt. «Man muss also unterscheiden zwischen effektiven Kartierungsfehlern und den realen Gletscheränderungen», sagt Michael Zemp.

Die Datenbank ist unter Zeitdruck und mit sehr wenig Personal entstanden. «In einer internationalen Arbeitsgruppe sind wir nun daran, die Qualität des Inventars für das Jahr 2000 zu verbessern und ein weiteres Inventar um 2015 zusammenzustellen», sagt Zemp. Die Kartierungen der Schweizer Gletscher sind gemäss Zemp nicht betroffen. Die Studien würden sich durch eine hohe Qualität auszeichnen.

Korrekturen nötig

Möglicherweise müssen nun verschiedene Einschätzungen zu den weltweiten Gletschern der letzten Jahre korrigiert werden. Die Autoren der neuen Studie schätzen die Fehler im Gletscherinventar als hoch ein. Dazu kommen die Schuttflächen, welche die Abschmelzung verlangsamen. Sam Herreid und Francesca Pellicciotti gehen deshalb davon aus, dass der bisherige Anteil der Inlandgletscher am Meeresspiegelanstieg überschätzt wird und die Wasserressourcen mancherorts grösser sind als erwartet. Der Meeresspiegel ist in den letzten hundert Jahren um rund 200 Millimeter gestiegen.

Ein Mann wandert auf einem Gletscher beim Cho La Pass in Nepal. Von hier wird weniger Schmelzwasser ins Tal fliessen, als mit bisherigen Modellen berechnet worden war.
Ein Mann wandert auf einem Gletscher beim Cho La Pass in Nepal. Von hier wird weniger Schmelzwasser ins Tal fliessen, als mit bisherigen Modellen berechnet worden war.
Foto: Getty Images/iStockphoto

«Es ist sicherlich an der Zeit, den Schutt in die globalen Gletschermodelle zu integrieren und damit auch alle Prozesse abzubilden, welche die Gletscherschmelze verlangsamen oder verstärken», sagt Michael Zemp vom World Glacier Monitoring Service. «Ich denke aber nicht, dass es bezüglich des zukünftigen Meeresspiegelanstiegs eine grosse Veränderung geben wird.» Abgesehen von Alaska liege der grösste Anteil an Eis in polaren Gebieten, die wenig Schutt aufweisen würden. «Der Einfluss auf den regionalen Wasserkreislauf dürfte hingegen wichtiger sein, etwa in den tropischen Anden oder in Zentralasien.»

Weniger Wasser für Landwirtschaft

Im letzten Jahr hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung der ETH und der WSL eine neue Schätzung des Eisvolumens publiziert. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die asiatischen Gletscher bereits zehn Jahre früher, um 2060, die Hälfte ihrer Fläche verlieren könnten. Die Forscher rechneten dabei mit einer Erderwärmung von knapp unter zwei Grad. Zum Vergleich: Das Klimaziel im Pariser Klimaabkommen ist, eine Erwärmung um 1,5 bis 2 Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit zu verhindern.

Die revidierten Schätzungen zum Eisvolumen könnten zum Beispiel Folgen für die Länder am Fuss des asiatischen Hochgebirges haben: Die Wasserversorgungen, so die Modelle, müssten in den Sommermonaten bis zum Jahr 2090 mit einem Viertel weniger Gletscherschmelzwasser rechnen.

Allein in Nepal bringen mehr als 6000 Flüsse und Bäche Wasser vom Himalaja. Die meisten werden auch durch Schmelzwasser der Gletscher gespeist. Hunderte Millionen Menschen im Einzugsgebiet des asiatischen Hochlandes nutzen dieses Wasser für die Bewässerung der Felder, für die Gewinnung von Trinkwasser und Energie.