Surge-Gletscher: Wenn Gletscher plötzlich rasen
Im Sommer 1986 verhielten sich Bergsteiger im Gebiet der Hubbard-Gletscher-Route in Alaska äußerst vorsichtig. Der Variegated Glacier im St.-Elias-Gebirge, den Glaziologen bereits seit Jahren beobachteten, befand sich mitten in einem sogenannten Surge — einer plötzlichen Beschleunigungsphase, in der der Gletscher mit einem Tempo vorwärtsstürmte, das seine Normalgeschwindigkeit um das Fünfzigfache übertraf. An manchen Tagen bewegte sich der Gletscherrand um mehrere Meter vorwärts. Die Oberfläche war chaotisch zerklüftet, die Spalten öffneten sich schneller als sie sich schließen konnten, und das dramatische Donnern brechendes Eises war kilometerweits zu hören.
Dieser Surge am Variegated Glacier war einer der am intensivsten wissenschaftlich dokumentierten in der Geschichte der Glaziologie. Forscher der University of Alaska und des US Geological Survey hatten den Gletscher jahrelang mit Messmarken, Pegelstäben und frühen GPS-Vorläufern überwacht und konnten den Surge in Echtzeit verfolgen. Was sie fanden, hat unser Verständnis der Gletscherdynamik grundlegend verändert.
Was ist ein Surge-Gletscher?
Ein Surge-Gletscher ist ein Gletscher, der periodische Beschleunigungsphasen durchläuft, in denen er sich für Monate bis einige Jahre wesentlich schneller bewegt als in seiner normalen, dazwischenliegenden Ruhephase. Das Verhältnis zwischen Surge-Geschwindigkeit und Ruhegeschwindigkeit kann Faktoren von 10 bis weit über 100 erreichen. Während der Ruhephase baut sich Eis im oberen Einzugsgebiet auf; während des Surge wird diese angesammelte Eismasse rasch ins untere Ablationsgebiet transportiert.
Surge-Gletscher sind nicht zufällig verteilt. Bestimmte Regionen der Erde haben unverhältnismäßig viele: der Karakorum in Pakistan und China, das St.-Elias-Gebirge in Alaska und dem Yukon, die Svalbard-Inselgruppe und Teile der patagonischen Eisfelder. Andere Regionen mit vielen Gletschern — die europäischen Alpen, Skandinavien, die südlichen Alpen Neuseelands — haben praktisch keine bekannten Surge-Gletscher. Diese geographische Ungleichverteilung deutet darauf hin, dass Surge-Verhalten nicht allein durch Klima oder Geologie bestimmt wird, sondern durch eine Kombination von Faktoren, die noch nicht vollständig verstanden ist.
Zwei Erklärungsmodelle
Die Wissenschaft hat zwei Hauptmodelle entwickelt, um das Surge-Verhalten zu erklären: das thermische Modell und das hydrologische Modell. Beide haben empirische Unterstützung, und es ist möglich, dass verschiedene Gletschertypen durch verschiedene Mechanismen surgen.
Das thermische Modell gilt hauptsächlich für subpolare Gletscher wie die auf Svalbard. Es erklärt den Surge als Folge eines Wechsels zwischen einem kaltbasisigen (gefrorenen) und einem warmbasisigen (schmelzenden) Zustand. Wenn ein Gletscher in der Ruhephase zu viel Eis ansammelt, erwärmt sich seine Basis durch den Druckschmelzpunkt und geothermische Wärme, bis sie den Schmelzpunkt erreicht. Das Basalschmelzen setzt ein, die Gleitreibung sinkt dramatisch, und der Gletscher beschleunigt. Der Surge stoppt, wenn genug Wärme aus dem System abgeleitet wird und die Basis wieder gefriert.
Das hydrologische Modell wurde ursprünglich für den Variegated Glacier und andere temperate Gletscher in Alaska entwickelt. Es beschreibt, wie ein ineffizientes verteiltes Drainagesystem — viele kleine Wasserpfade unter dem Gletscher — in bestimmten Phasen nicht mehr in der Lage ist, das Schmelzwasser abzuführen. Der subglaziale Wasserdruck steigt, der Reibungswiderstand sinkt, und der Gletscher beginnt zu gleiten. Wenn sich schließlich ein effizientes Kanalnetz entwickelt, bricht der Wasserdruck zusammen, die Reibung kehrt zurück, und der Surge endet.
Der Karakorum: Surge-Hauptstadt der Welt
Im Karakorum-Gebirge zwischen Pakistan und China befinden sich mehr bekannte Surge-Gletscher als irgendwo sonst auf der Erde. Der Hispar-Gletscher, der Biafo-Gletscher, der Kutiah-Gletscher und der Khurdopin-Gletscher haben alle dokumentierte Surge-Episoden. Der Khurdopin-Gletscher surge zwischen 2017 und 2020 so intensiv, dass er den Shaksgam-Fluss blockierte und einen Gletschersee aufstauete.
Der Karakorum ist auch für eine andere Besonderheit bekannt: In einer Zeit, in der die meisten Hochgebirgsregionen der Erde durch den Klimawandel Gletschermasse verlieren, haben einige Karakorum-Gletscher stabile oder sogar leicht positive Massenbilanzen gezeigt — ein als "Karakorum-Anomalie" bekanntes Phänomen. Ob diese Anomalie mit der hohen Surge-Häufigkeit in der Region zusammenhängt, ist Gegenstand aktiver Forschung.
Svalbard und die langen Surge-Zyklen
Auf Svalbard dauern Surge-Phasen meist wesentlich länger als bei temperaten Gletschern — oft mehrere Jahrzehnte. Dies entspricht dem thermischen Surge-Modell: Die Wärmeübertragungsprozesse in polaren Gletschern sind langsamer als die hydrologischen Umschaltmechanismen in temperaten Gletschern. Der Kongsvegen-Gletscher auf Svalbard hat mehrere Surge-Episoden durchlaufen, die von Forschern des Norwegischen Polarinstituts akribisch dokumentiert wurden.
Der bekannteste Surge auf Svalbard ist möglicherweise der des Negribreen, eines großen Ausläufergletschers auf Ostspitzbergen, der sich zwischen 2016 und 2017 dramatisch vorschob und seinen Terminus um mehrere Kilometer ins Meer ausschob.
Auswirkungen und Beobachtung
Surge-Ereignisse haben praktische Konsequenzen für Bergsteiger, Expeditionsreisende und Anwohner in Tälern unterhalb betroffener Gletscher. Der plötzliche Vorschub eines Gletscherterminus kann Wege und Routen versperren, Überschwemmungen auslösen und die Geomorphologie von Gletschertälern innerhalb kurzer Zeit grundlegend verändern. In Zentralasien haben Surge-Ereignisse Weideland überwälzt und Bewässerungsinfrastruktur beschädigt.
Satellitendaten haben in den vergangenen zwei Jahrzehnten die Beobachtung von Surge-Gletschern revolutioniert. Die radargestützten und optischen Sensoren des Copernicus-Erdbeobachtungsprogramms der ESA liefern regelmäßige Oberflächengeschwindigkeiten und Veränderungsmessungen für Gletscher weltweit, was die Früherkennung von Surge-Phasen erheblich verbessert hat.
Wer erkunden möchte, wo Surge-Gletscher auf der Welt zu finden sind und welche Regionen besonders bekannt für dieses Phänomen sind, findet auf der Gletscherweltkarte eine umfassende geografische Übersicht.