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Erde+Klima

Schmelzwassersee beim Auslaufen beobachtet

Schmelzwassersee
Schmelzwassersee auf dem Store Gletscher vor und nach dem Auslaufen. (Bild: Thomas Chudley/ University of Cambridge)

Viele Schmelzwasserseen auf den großen Gletschern Grönlands entleeren sich nach einiger Zeit durch Risse im Eis – teilweise in rapidem Tempo. Jetzt haben Forscher mithilfe von Drohnen erstmals genau verfolgt, wie eine solche Entleerung in einem schnellfließenden Gletscher im Westen Grönlands abläuft. In nur fünf Stunden stürzten dabei fast fünf Millionen Kubikmeter Schmelzwasser in die Tiefe – genug um 2000 olympische Schwimmbecken zu füllen. Als Auslöser reichte dafür schon ein Riss im Gletscher. Das könnte bedeuten, dass Ausmaß und Einfluss solcher Entleerungen bisher stark unterschätzt wurden, so die Forscher.

Der Eisschild Grönlands ist nach der Antarktis das zweitgrößte Eisreservoir der Erde. Doch auch an ihm nagt längst der Klimawandel. Jedes Jahr verlieren die Grönlandgletscher genug Schmelzwasser für fünf Bodenseen und die Erwärmung lässt viele Küstengletscher immer schneller Richtung Meer gleiten. Sichtbares Zeichen der Schmelze sind auch tausende von Schmelzwassertümpeln, die sich jedes Jahr im Sommer auf der Oberfläche der grönländischen Gletscher bilden. Diese Seen fördern nicht nur das weitere Abtauen des Eises von oben her, sie können den Eisverlust auch in der Tiefe beschleunigen – wenn sie ihr Wasser bis an die Basis des Gletschers entleeren. Als Folge entstehen subglaziale Seen, aber auch eine Wasserschicht unter dem Gletscher, auf der er noch schneller als zuvor in Richtung Meer gleiten kann.

Mit der Drohne über das Eis

„Das Auslaufen von Seen auf dem Eis beeinflussen die Dynamik des grönländischen Eisschilds von stündlichen bis zu jährlichen Zeitskalen“, erklären Thomas Chudley von der University of Cambridge und seine Kollegen. Bisher allerdings konnten solche Ereignisse nur sehr selten direkt beobachtet werden – und noch nie bei einem der schnellfließenden, ins Meer mündenden Gletscher Grönlands. Daher war bislang unklar, wie diese Entleerungen in diesen Eisströmen ausgelöst werden und welches Ausmaß sie haben. Gerade diese Gletscher aber reagieren besonders sensibel auf den Klimawandel und gelten daher als prägend für den weiteren Verlauf der grönländischen Eisschmelze. „Die Hydrologie der schnellfließenden, ins Meer mündenden Gletscher repräsentiert einen entscheidenden Unsicherheitsfaktor für die Vorhersage des Meeresspiegelanstiegs“, erklären die Forscher.

Chudley und sein Team haben nun halbautonome Drohnen eingesetzt, um eine Reihe von Schmelzwassertümpeln auf dem Store Gletscher in Westgrönland zu überwachen. Mit einem Fließtempo von rund 600 Metern pro Jahr gehört er zu den schnellen Küstengletschern Grönlands. Die Drohnen flogen im Sommer 2018 regelmäßig einen zuvor per GPS-Daten einprogrammierten Weg ab und erstellten Aufnahmen der Tümpel und der sie umgebenden Eisfläche. Ergänzend dazu setzten die Forscher ins Eis implantierte Seismometer, Drucksensoren sowie Satellitenaufnahmen ein, um auch die Geschehnisse unter der Eisoberfläche überwachen zu können.

Millionen Kubikmeter Wasser in nur fünf Stunden

Die Forscher hatten Glück und wurden Zeugen, wie am 7. Juli 2018 einer der Schmelzwasserseen auf dem Store Gletscher abrupt und schnell auslief. Vor diesem Ereignis hatte dieser See eine Fläche von 1,25 Quadratkilometer und fasste 7,23 Millionen Kubikmeter Schmelzwasser. Innerhalb von nur fünf Stunden jedoch hatte sich rund die Hälfte dieser Wassermassen in den Gletscher entleert. Auf dem Höhepunkt des Auslaufens stürzten dabei 924 Kubikmeter Wasser pro Sekunde in die Tiefe. „Es ist selten, diese sich schnell entleerenden Seen direkt zu beobachten – wir hatten Glück, dass wir zur richtigen Zeit am richtigen Ort waren“, sagt Chudley. Insgesamt verlor der Schmelzwassersee bei diesem Ereignis fast fünf Millionen Kubikmeter Wasser und schrumpfte auf nur noch ein Drittel seiner Größe, wie die Forscher berichten. Das Schmelzwasser rauschte dabei durch einen Riss im Eis bis an die Basis des Gletschers. Während dieses Auslaufens hob sich die Eisoberfläche um gut einen halben Meter, gleichzeitig erhöhte sich die Fließgeschwindigkeit der Gletscheroberfläche von rund zwei Metern pro Tag auf 5,30 Meter pro Tag.

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Die entscheidende Frage aber war, wie dieses Ereignis ausgelöst wurde – und was dies für andere Schmelzwasserseen auf solchen „schnellen“ Gletschern bedeutet. Aus ihren Aufnahmen und den Sensordaten schließen die Forscher, dass der Kontakt des Sees mit einer zuvor existierenden Spalte im Eis die Entleerung verursacht hat. Dabei wurde der Riss durch den wachsenden See und die von ihm erzeugten Spannungen im Eis reaktiviert und dies führte zum Aufreißen des Gletschers von der Oberfläche bis zum Grund. Entgegen den vorherigen Annahmen gab es jedoch keine lange Vorlaufzeit und auch die Entleerung ereignete sich deutlich schneller als bislang gedacht. „Bisher nahm man an, dass solche partiellen Entleerungen durch langsames Überlaufen der Seen geschehen und nur einen vergleichsweise geringen dynamischen Einfluss auf den Gletscher haben“, so Dudley und seine Kollegen. „Aber unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass das Ausmaß und der dynamische Einfluss solcher Seeentleerungen wahrscheinlich unterschätzt worden sind.“ Nach Ansicht der Forscher könnten gerade die schnellfließenden Küstengletscher Grönlands daher anfälliger sein als gedacht.

Quelle: Thomas Chudley (University of Cambridge) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1913685116

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