Gletschermassenbilanz verständlich erklärt
Ob ein Gletscher wächst, schrumpft oder stabil bleibt, lässt sich auf eine einzige Kennzahl zurückführen: die Massenbilanz. Kein anderer Wert beschreibt den Gesundheitszustand eines Gletschers so präzise. Für Klimaforscher ist die Massenbilanz ein direktes Signal des Klimawandels; für Wasserwirtschaftler zeigt sie an, ob flussabwärts liegende Gemeinden langfristig auf Schmelzwasser zählen können; für alle, die Gletscher besuchen und erleben wollen, erklärt sie, warum manche Eiszungen in zehn Jahren kaum noch zugänglich sein werden. Auf der interaktiven Karte lassen sich viele der hier genannten Gletscher weltweit lokalisieren.
Die Grundidee ist einfach: Ein Gletscher gewinnt durch Schneefall und Lawineneintrag Masse, verliert sie durch Schmelzen, Verdunstung und den Abbruch von Eisbergen. Der Saldo dieser Prozesse über ein hydrologisches Jahr — vom Herbst zum darauffolgenden Herbst — ist die Massenbilanz. Ein positiver Wert bedeutet Wachstum, ein negativer Schwund. In der Praxis ist die Messung jedoch hochkomplex, denn Schneedichten variieren, der Niederschlag verteilt sich ungleichmäßig, und manche Verlustprozesse wie die basale Schmelze unter dem Eis sind direkt kaum zu beobachten.
Akkumulation und Ablation: die zwei Seiten der Bilanz
Glaziologen teilen jeden Gletscher konzeptionell in zwei Zonen ein. Im oberen Bereich, der Akkumulationszone, überwiegt der jährliche Schneeeintrag. Frischer Schnee verdichtet sich hier unter dem Gewicht nachfolgender Schneemassen zu Firn und schließlich zu Gletschereis. Im unteren Bereich, der Ablationszone, überwiegt der Massenverlust: Eis und Schnee schmelzen während der wärmeren Monate schneller ab, als Neuschnee hinzukommt. Die Grenzlinie zwischen beiden Zonen — am Ende des Sommers erkennbar als Schneelinie auf der Eisoberfläche — heißt Gleichgewichtslinie oder Equilibrium Line Altitude (ELA). Steigt die ELA durch wärmere Temperaturen an, verkleinert sich die Akkumulationszone und der Gletscher verliert langfristig an Masse.
Die ELA ist kein statischer Wert. Sie verschiebt sich von Jahr zu Jahr je nach Schneereichen Wintern und heißen Sommern. Am Großen Aletschgletscher in der Schweiz, dem volumenmäßig größten Gletscher der Alpen, lag die ELA in kühlen Jahrzehnten bei etwa 2900 Metern; in der jüngsten Messperiode hat sie sich auf über 3200 Meter verschoben. Dieser scheinbar geringe Unterschied bedeutet, dass ein erheblicher Teil des Gletschers, der früher nettomäßig akkumulierte, jetzt netto verliert.
Methoden der Massenbilanzmessung
Die klassische Methode ist die glaziologische Direktmessung. Dabei werden im Herbst Pegelmessungen an hölzernen oder metallischen Stangen vorgenommen, die tief ins Eis eingebohrt sind. Im Frühjahr wird die Schneetiefe und -dichte zusätzlich durch Schneeschächte und Sondierungen erfasst. Aus der Differenz zwischen dem Schneegewinn über Winter und dem Eisverlust über Sommer lässt sich die spezifische Nettobilanz für jeden Messpunkt berechnen. Diese Punktmessungen werden dann über die gesamte Gletscherfläche interpoliert.
Die geodätische Methode nutzt topografische Karten oder Fernerkundungsdaten aus verschiedenen Jahren. Durch den Vergleich von Höhenmodellen — etwa aus Luftbildphotogrammetrie, LiDAR-Befliegungen oder Radarinterferometrie von Satelliten — lässt sich die Volumenänderung direkt messen. Mit einer angenommenen mittleren Eisdichte von rund 900 Kilogramm pro Kubikmeter wird das Volumen in Masse umgerechnet. Die geodätische Methode hat den Vorteil, keine Feldmessungen zu erfordern, leidet aber unter Unsicherheiten bei der Dichteannahme, besonders wenn viel Firnumwandlung stattfindet.
Moderne gravimetrische Satelliten wie die GRACE-Mission und ihre Nachfolger messen die Massenänderung durch Schwankungen im Schwerefeld der Erde. Diese Methode eignet sich für Eisschildmessungen in Grönland und der Antarktis, ist aber für einzelne Alpen- oder Himalayagletscher zu grobkörnig.
Was die Zahlen sagen
Das World Glacier Monitoring Service (WGMS) mit Sitz in Zürich sammelt seit Jahrzehnten Massenbilanzdaten aus aller Welt. Das globale Bild ist eindeutig: Seit dem Ende des Kleinen Eiszeitalters in der Mitte des 19. Jahrhunderts haben die meisten Berggletscher an Masse verloren, und dieser Verlust hat sich seit den 1980er Jahren dramatisch beschleunigt. Die kumulierten Massenverluste der weltweiten Referenzgletscher zeigen eine Kurve, die zunehmend steil nach unten zeigt.
Im Alpenraum sind negative Massenbilanzen seit rund drei Jahrzehnten die Regel, nicht die Ausnahme. Der Urserengletscher in der Schweiz, der Vernagtferner in den Ötztaler Alpen und der Hintereisferner, der zu den am längsten kontinuierlich beobachteten Gletschern weltweit gehört, weisen alle ausgeprägte Negativbilanzen auf. Am Hintereisferner läuft die direkte Messserie seit 1952; die kumulierte Massenbilanz über diese Periode entspricht einem Massenverlust von weit über zwanzig Metern Wasseräquivalent.
In der Arktis — auf Svalbard, Jan Mayen und im russischen Nowaja Semlja — sind negative Bilanzen seit den 1990er Jahren scharf angestiegen. In Hochasien, dem sogenannten Dritten Pol mit den größten Gletscherreserven außerhalb der Polargebiete, variiert die Situation regional stark: Während im Karakorum zeitweise stabile oder leicht positive Bilanzen gemeldet wurden — das sogenannte Karakorum-Anomalie-Phänomen —, verlieren die Gletscher im Tian Shan und im östlichen Himalaya rasch an Masse.
Massenbilanz und Wasserressourcen
Der direkte Bezug der Massenbilanz zur Wasserverfügbarkeit ist eines der drängendsten praktischen Themen der Glaziologie. Solange ein Gletscher schrumpft, liefert er vorübergehend mehr Schmelzwasser als er unter stabilen Bedingungen täte. Für Flüsse wie den Indus, Ganges, Rhône und Rhein, die wesentliche Teile ihrer Sommerabflüsse aus Gletscherschmelze beziehen, bedeutet das kurzfristig einen erhöhten Abfluss. Langfristig jedoch — wenn das Eis aufgebraucht ist — kehrt sich dieser Effekt um: Die Wasserlieferung aus Gletschern bricht ein.
Das Phänomen des sogenannten Peak Water beschreibt den Punkt, an dem der Schmelzwasserbeitrag eines schrumpfenden Gletschers sein Maximum erreicht und danach strukturell zurückgeht. Für viele Gletscher im Alpenraum ist dieser Punkt bereits überschritten. Im Hindukusch-Karakorum-Himalaya-Korridor, wo Hunderte Millionen Menschen von gletschergespeisten Flüssen abhängen, wird Peak Water in vielen Einzugsgebieten bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts erwartet.
Die Zukunft der Massenbilanzmessungen
Langzeitreihen sind das wertvollste Gut der glaziologischen Forschung. Ein Messpegel, der seit 1950 regelmäßig abgelesen wird, hat einen Informationswert, der durch keine Satellitenmission rückwirkend ersetzt werden kann. Gleichzeitig sind klassische Feldmessungen aufwendig, teuer und bei zunehmend zerklüfteten Oberflächen gefährlicher werdenden Gletschern schwierig durchzuführen.
Die Zukunft liegt in der Kombination: automatisierte Pegelsysteme, die via Satellit Daten übertragen; dichte Netzwerke von Wetterstationen auf dem Gletscher; UAV-gestützte Geländemodelle mit Zentimeterauflösung; und die Einbettung aller Messungen in Energiebilanzmodelle, die Ablation aus Temperatur, Strahlung und Windverhältnissen berechnen können. Diese Integration erlaubt es, die Massenbilanz nicht mehr nur rückblickend zu dokumentieren, sondern in nahezu Echtzeit zu verfolgen — eine Grundlage sowohl für Klimamonitoring als auch für das Management von Wasserressourcen in einer wärmeren Welt.