Herabfallendes Eis beschleunigt Gletscherschwund in Grönland

Wenn riesige Eisbrocken von grönländischen Gletschern abbrechen, löst das eine Kettenreaktion aus: Die dadurch ausgelösten Wellen durchmischen das Meerwasser, fördern warmes Wasser an die Oberfläche – und beschleunigen so das Schmelzen des Eisschildes.

Der grönländische Eisschild verliert immer schneller an Masse – und ein entscheidender Treiber dafür ist die sogenannte Eisbergkalbung. Dabei brechen riesige Eisbrocken von den Gletschern ab und stürzen ins Meer.

Wellen unter dem Eis

Der Aufprall löst Wellen aus, die nicht nur an der Oberfläche sichtbar sind, sondern auch unter Wasser gewaltige Strömungen erzeugen. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Dominik Gräff, Gletscherforscher an der Universität Washington und mit der ETH-Professur für Glaziologie affiliiert, konnte nun erstmals nachweisen, dass diese Wellen die Durchmischung des Meerwassers erheblich verstärken, so die Universität Zürich.

Mithilfe eines Glasfaserkabels registrierten die Froschenden wie die Wellen wärmeres Wasser aus tieferen Schichten an die Eiswand transportieren – mit gravierenden Folgen. "Dadurch wird die vom Meerwasser verursachte Schmelzerosion erhöht und die vertikale Eiswand am Ende des Gletschers unterhöhlt. Dies verstärkt die Eisbergkalbung und den damit verbundenen Massenverlust von Eisschilden zusätzlich", erklärt Co-Autor Andreas Vieli, Professor am Geografischen Institut der Universität Zürich und Leiter des Clusters Kryosphäre im interdisziplinären Forschungsprojekt GreenFjord in Südgrönland. Die Ergebnisse waren Titelthema einer Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Um die Prozesse präzise zu erfassen, legten Gräff, Vieli und ihr Team am Gletscher Eqalorutsit Kangilliit Sermiat im Süden Grönlands ein zehn Kilometer langes Glasfaserkabel am Meeresboden entlang der Gletscherfront. Der mächtige Gletscher liefert jährlich rund 3,6 Kubikkilometer Eis ins Meer – etwa das Dreifache des Volumens des Rhonegletschers beim Furkapass.

Mit der Methode des sogenannten Distributed Acoustic Sensing lassen sich selbst kleinste Vibrationen entlang des Kabels messen, ausgelöst durch Rissbildung im Eis, stürzende Eisblöcke oder Temperaturschwankungen. "Mit dieser Methodik können wir viele verschiedene Arten von Wellen messen, unmittelbar nachdem ein Eisberg abbricht", sagt Gräff.

Unsichtbar mit großer Wirkung

Nach dem Aufprall eines Eisberges entstehen zunächst Oberflächenwellen – kalbungsinduzierte Tsunamis –, die die oberen Wasserschichten aufwühlen. Doch die eigentliche Dynamik spielt sich später unter Wasser ab. Dort beobachteten die Forschenden sogenannte interne Wellen, die sich zwischen Dichteschichten im Meer ausbreiten und höher als ein Hochhaus sein können. Diese sind an der Oberfläche unsichtbar, mischen jedoch die gesamte Wassersäule auf und transportieren zusätzliche Wärmeenergie an die Eiswand. Das beschleunigt die Schmelze und Erosion des Gletschers – und fördert wiederum neue Eisabbrüche. "Mit dem Glasfaserkabel konnten wir diesen unglaublichen Multiplikationseffekt auf die Eisbergkalbung messen. Das war bisher nicht möglich", betont Gräff.

Satelliten reichen nicht aus

Die Messdaten liefern wertvolle Erkenntnisse darüber, wie eng die Dynamik zwischen Gletschereis und Meerwasser verknüpft ist. Bisherige Fernerkundungsmethoden, etwa Satellitenmessungen, erlauben keinen Blick unter die Wasseroberfläche – genau dorthin, wo die entscheidenden Prozesse ablaufen. "Mit den bisherigen Messungen haben wir oft nur an der Oberfläche gekratzt. Ein neuer innovativer Ansatz war also gefragt", sagt Andreas Vieli.

Der grönländische Eisschild bedeckt eine Fläche, die etwa 40-mal so groß ist wie die Schweiz. Sollte er vollständig abschmelzen, würde der globale Meeresspiegel um rund sieben Meter steigen. Schon jetzt beeinflussen die gewaltigen Schmelzwassermengen Meeresströmungen wie den Golfstrom – mit potenziell weitreichenden Folgen für das Klima in Europa. Auch das lokale Ökosystem in den grönländischen Fjorden verändert sich spürbar. "Unser gesamtes Erdsystem hängt zumindest teilweise von diesen Eisschilden ab. Es ist ein fragiles System, das durch zu hohe Temperaturen zusammenbrechen könnte", warnt Gräff.