Aquaplaning für Gletscher

Forscher des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeres­forschung, haben in einer aufwen­digen Antarktis-Expedition mehrere Seen unter dem Recovery-Gletscher überprüft, die zuvor mithilfe von Satelliten entdeckt worden waren. Dabei haben die Forscher jedoch kaum größere Wasser­ansammlungen gefunden. Dieses Ergebnis überrascht: Bislang hatte die Wissenschaft nämlich angenommen, dass überlaufende Seen unter dem Ostant­arktischen Eisschild der Grund sind, warum die Eismassen überhaupt ins Rutschen geraten und sich Eisströme bilden.

Der Recovery-Gletscher im antark­tischen Coatsland ist bislang ein schlafender Riese. Im Schnecken­tempo von zehn bis 400 Meter pro Jahr trans­portiert er Eismassen vom Hochplateau des Ostantark­tischen Eisschildes hinab Richtung Weddell­meer. Sein Einzugs­gebiet reicht dabei vom Filchner-Schelfeis an der Küste rund eintausend Kilo­meter weit in das Landes­innere und erstreckt sich über eine Fläche fast dreimal so groß wie Deutschland. Beides könnte den Gletscher zu einem gefähr­lichen Akteur machen, sollte er eines Tages im Zuge des Klima­wandels Tempo aufnehmen. Prognosen zufolge wäre er dann jener Strom, über den die Ostant­arktis das meiste Eis verlieren würde. Ein Anstieg des weltweiten Meeres­spiegels wäre die unmittelbare Folge.

Eine Antwort auf die Frage, warum sich die Eismassen des Recovery-Gletschers überhaupt in Bewegung setzen, ist jedoch nach einer Expedition von AWI-Glazio­logen ungewisser als je zuvor. Bislang hatte die Forscher­gemeinde angenommen, Schmelz­wasserseen unter dem Ostant­arktischen Eisschild würden den entschei­denden Impuls zur Entstehung des Eisstromes geben. Die Vorstellung war, dass diese Seen gele­gentlich überlaufen und dabei einen Gleitfilm entstehen lassen, auf dem das Eis dann rutscht wie ein Auto beim Aqua­planing. Diese Annahme galt vor allem für jene Regionen des Ostant­arktischen Eisschildes, in denen Schwerkraft allein nicht ausreicht, um Eis so schnell fließen zu lassen. Dazu zählt auch das Entstehungs­gebiet des Recovery-Gletschers.

„Auf Satelliten­aufnahmen des Gletschers erkennen wir gerade im oberen Einzugs­gebiet viele flache, gleich­förmige Bereiche an der Oberfläche. Von ihnen hatte man bisher angenommen, dass sich an der Unterseite des Eispanzers riesige Seen befänden, die den Eisstrom ini­tiieren. Ohne diese Seen, so lautete die Vorstellung, würden Eisströme wie der Recovery-Gletscher gar nicht erst entstehen“, sagt Angelika Humbert, Leiterin der Sektion Glazio­logie am AWI. Sie und ihre Kollegen können diese Hypothese nun widerlegen.

In einer aufwen­digen Expedition haben die Wissen­schaftler im antark­tischen Sommer 2013/14 den Recovery-Gletscher von Bord des Forschungs­flugzeuges Polar 6 aus großflächig mit dem Radar vermessen. Dessen Daten verraten bis zu einem gewissen Maße, ob der Untergrund unter dem Eisstrom nass oder trocken ist. „Bis zu unserer Expedition waren die Form des Recovery-Gletschers und die Gestalt des Felsbetts darunter weit­gehend unbekannt. Einige der weißen Flecken auf der Antarktiskarte können wir nun mit Daten füllen“, sagt Humbert. Die postu­lierten Wasser­ansammlungen von der Größe des Bodensees und größer aber haben die Wissen­schaftler nicht gefunden, obwohl sie ihre Radardaten auf jedes bekannte See-Merkmal hin untersucht haben.

„Um auf Nummer sicher zu gehen, haben wir zusätzlich Satelliten­daten genutzt und die zuvor gefundenen Höhen­änderungen, die auf auslaufende Seen schließen lassen, noch einmal überprüft. Wir können die Ergebnisse unserer Kollegen auch repro­duzieren und verstehen, warum sie dort Seen vermuten. Wasser aber haben wir an den ent­sprechenden Stellen nicht nachweisen können“, so die Forscherin. Dass es Unter-Eis-Seen in der Antarktis gibt, weiß man von russischen und britischen Forschungs­projekten am Wostoksee und Ellsworth­see. „Solche Seen sind Ansamm­lungen von Schmelzwasser, das entsteht, wenn Wärme aus dem Erdunter­grund das Eis an seiner Unterseite schmelzen lässt. Das Wasser sammelt sich dann im Laufe von Jahr­tausenden in Senken“, erklärt AWI-Glaziologe Thomas Kleiner.

Angesichts ihrer neuen Forschungs­ergebnisse haben die Forscher jetzt allerdings mehr Fragen als Antworten zur Rolle der Unter-Eis-Seen. „Unsere neuen Ergebnisse zeigen, dass über­fließende Seen nicht der auschlag­gebende Mechanismus für die Entstehung eines Eisstromes sein können“, sagt Humbert und fügt hinzu. „Gleichzeitig weisen unsere Radar-Unter­suchungen Schwächen auf, die uns daran zweifeln lassen, ob diese Methode wirklich geeignet ist, sub­glaziale Seen im vollen Ausmaß nachzuweisen. Da sich nun aber auch die Ober­flächen- und Höhenanalysen als ungeeignet erwiesen haben, bleiben uns eigentlich nur seis­mische Unter­suchungen, um wirklich zu verstehen, warum sich Eisströme in Bewegung setzen.“

Seis­mische Studien lassen sich allerdings nicht vom Flugzeug aus durch­führen und Landexpe­ditionen in entlegene Regionen wie dem Recovery-Gletscher sind um ein Vielfaches aufwendiger als die ohnehin schon schwierigen Flugzeug-Mess­kampagnen. Dennoch planen die Forscher eine Folge­expedition. Im antark­tischen Sommer 2020/21 wollen sie dem Recovery-Gletscher mit einer seismischen Traverse unter das Eis schauen. Parallel dazu soll eines der Forschungs­flugzeuge den Gletscher mit einem neuen Ultra-Breitband-Eisradar untersuchen. Beide Datensätze zusammen werden dann hoffent­lich mehr Aufschluss darüber geben, warum das Eis des Recovery-Gletschers in seinem Entstehungs­gebiet zu gleiten beginnt. Erkenntnisse über diese ursäch­lichen Mechanismen des Gletscher­flusses werden dringend gebraucht, um sie in Eis- und Klima­modelle einzubauen und auf diese Weise die Vorher­sage­genauigkeit der Modelle zu verbessern.

AWI / JOL