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Gebirgsgletscher gelten als Schlüsselindikatoren für Klimaänderungen. Der zurzeit weltweit beobachtete Gletscherschwund entspricht einem zusätzlichen Energiefluss zur Erdoberfläche von etwa 3 Watt pro Quadratmeter. Dieser Wert ist mit dem geschätzten menschlichen Einfluss auf den globalen Treibhauseffekt vergleichbar. Gletscher-Inventardaten aus Gebirgsregionen können immer besser mit Werten für Temperatur und Niederschlag verknüpft werden, wie sie in hochauflösenden Klimamodellen simuliert werden. Kommende Generationen werden nicht zuletzt an den Gebirgsgletschern der Erde ablesen können, welches Treibhaus-Szenario tatsächlich eingetreten ist.
VON WILFRIED HAEBRLI, MARTIN HOELZLE, MAX MAISCH
In der Figur 12 auf Seite 34 des neuesten Berichts des Intergovernmental Panel on Climate Change1 erhalten Gebirgsgletscher als globale Temperaturindikatoren drei Sterne. Diese drei Sterne bedeuten höchstes Vertrauensniveau. In der Tat gelten Gebirgsgletscher als Schlüsselindikatoren für Klimaänderungen, sozusagen als eine Art «globales Fieberthermometer». Zwei Gründe dürften dafür hauptverantwortlich sein, nämlich (a) die ausserordentliche Klarheit, Sichtbarkeit und Verständlichkeit des Phänomens Gletscherschwund und (b) die Möglichkeit, entsprechende Energieflüsse mit ihren vorindustriellen Schwankungsbereichen zu quantifizieren.
Im natürlichen, durch den Menschen jedoch zunehmend verstärkten Treibhaus der Erde spielen Gletscher und Eiskappen eine wichtige Rolle. Kontinentale Eisschilde sindüber die Strahlungsbilanz, den Luftmassenaustausch und die Meeresströmungen mit dem globalen Klima komplex rückgekoppelt und beeinflussen dieses aktiv. Die kleineren Gebirgsgletscher (Abb. 1) reagieren dagegen weitgehend passiv auf veränderte atmosphärische Bedingungen und stellen aufgrund ihrer Nähe zum Gefrier-/Schmelzpunkt sensible und repräsentative Indikatoren der Energiebilanz im globalen Treibhaus dar.
Abb. 1: Satellitenbild der Stelle, an der die Alaska-Pipeline und der Richardson Highway (rechts/östlich des Delta River in der Bildmitte) die Alaska Range durchqueren. Die Gletscherzungen haben sich von den Moränen des letzten Jahrhunderts zurückgezogen. Die stark verformten Mittelmoränen einzelner Gletscher (z.B. Black Rapids Glacier in Bildmitte links/westlich des Delta River) weisen auf instabiles Fliessverhalten hin. NASA Landsat-RBV, 29. August 1981.
Der spektakuläre, weltweite Rückzug der Gebirgsgletscher gehört denn auch nach wie vor zur sichersten Evidenz dafür, dass sich das Klima der Erde seit dem Ende der «Kleinen Eiszeit» um die Mitte des vergangenen Jahrhunderts markant verändert hat.
Charakteristische Eisdickenverluste langfristig beobachteter Gletscher liegen bei rund 30 Zentimeter pro Jahr (Abb. 2), was einem zusätzlichen Energiefluss zur Erdoberfläche von etwa 3 Watt pro Quadratmeter entspricht.
Abb. 2: Mittlere jährliche und mittlere aufsummierte Massenbilanzen von 35 Gletschern der nördlichen Hemisphäre. Im Durchschnitt beträgt der Dickenverlust etwa 30 Zentimeter pro Jahr. Dies entspricht einem zusätzlichen Energiefluss zur Erdoberfläche von rund 3 Watt pro Quadratmeter.
Dieser zusätzliche Energiefluss zur Erdoberfläche stimmt in etwa mit dem geschätzten Einfluss des Menschen auf den globalen Treibhauseffektüberein ein Zufall? Die aus Moränendatierungen rekonstruierte Geschichte der Gletscherschwankungen seit der letzten Eiszeit wie auch der Fund des tztaler Eismannes deuten darauf hin, dass wir uns heute im warmen, energiereichen Grenzbereich vorindustrieller und damit noch weitgehend natürlicher Schwankungen des Klimas während der vergangenen Jahrtausende befinden (Abb. 3) sind wir daran, diesen Bereich zu verlassen?
Abb. 3: Schwankungen (Vorstoss und Rückzug) der Alpengletscher seit dem Ende der Eiszeit. Die Alpengletscher sind heute etwa so klein wie in den wärmsten Phasen der vergangenen Jahrtausende.
Systematische und langfristige Messungen zu den Veränderungen der Gletscher werden seit 1894 also seit etwas mehr als einem Jahrhundert2 international koordiniert. Heute sammelt der vom Geographischen Institut der Universität und der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der ETH gemeinsam geführte Welt-Gletscherbeobachtungsdienst (World Glacier Monitoring Service) Daten aus etwa 30 Ländernüber die Massenbilanz von rund 50 Gletschern undüber die Längenänderung (Vorstoss/ Rückzug) von gegen 1000 Gletscherzungen. Topographisch-geometrische Charakteristiken von vielen Tausenden von Gletschern sind in regionalen Gletscherinventaren festgehalten.
Detaillierte Inventare, wie sie etwa in den Alpen, in Neuseeland, in den peruanischen Anden oder in den Gebirgen der ehemaligen Sowjetunion erhoben wurden, enthalten als wichtigste Grunddaten die mittleren Koordinaten, die höchste und tiefste Höhe, die Länge, Orientierung und Fläche der Gletscher zu einem bestimmten Zeitpunkt. Einfachere Inventare zum Beispiel für die Patagonischen Eisfelder oder Island beschränken sich auf Angabenüber Gletscherflächen, wie sie vor allem aus den multispektralen Landsat-Satellitenbildern abgeleitet werden konnten. Es ist geplant, regionale Inventare im Abstand von einigen Jahrzehnten zu wiederholen. Mit solchermassen wiederholten Inventaraufnahmen soll abgeschätzt werden, wie repräsentativ die Messungen an der relativ kleinen Zahl von kontinuierlich beobachteten Gletschern sind.
Gletscherinventare bilden auch wichtige Grundlagen für die Simulation vergangener und möglicher zukünftiger Effekte des atmosphärischen Temperaturanstiegs. Eine vom Nationalen Forschungsprogramm 31 «Klimaänderungen und Naturkatastrophen» unterstützte Studie3 des UNO-Umweltprogrammes (UNEP) zeigt, dass die Gesamtheit der Alpengletscher seit der Mitte des vergangenen Jahrhunderts und bis zur Aufnahme der Inventare in den 1970er Jahren bei einem mittleren Anstieg der Gleichgewichtslinie von knapp 100 Meter etwa einen Drittel ihrer Fläche und die Hälfte ihrer Masse verloren hat. Von den verbleibenden rund 130 km3 sind allein seit 1980 nochmals rund 10 bis 20 Prozent verlorengegangen, so dass heute gut 100 km3 Gletschereis verblieben sein dürften. Beim Abschmelzen der heute noch vorhandenen Eismassen in den Alpen würde der Meeresspiegel nur um weniger als einen halben Millimeter ansteigen. Die grossen Schmelzwasserspender unter den Gletschern der Erde befinden sich nämlich nicht bei uns, sondern zum Beispiel in Alaska, in Patagonien, im Himalaja oder im Bereich des Tibet-Plateaus. Im Gegensatz zu den entsprechend grossen und träge reagierenden Gletschern liegt die Bedeutung rasch reagierender kleiner Gletscher in ihrer Indikatorfunktion: Unsere Kinder und Grosskinder werden nicht zuletzt an den Gebirgsgletschern ablesen können, welches Treibhaus-Szenario Realität geworden sein wird.
Falls sich der bisherige Trend tatsächlich beschleunigt fortsetzt, wie das etwa im «Business as usual»-Szenario des IPCC angenommen wird, so dürften bis im Jahr 2025 nochmals rund ein Drittel der Fläche und die Hälfte des Eisvolumens der in den 1970er Jahren inventarisierten Alpenvergletscherung verlorengehen. Von diesem pessimistischen, aber nicht extremen Szenario ist als Folge der ausserordentlich warmen 1980er und 1990er Jahre bereits ein wesentlicher Teil Tatsache geworden. Andererseits wachsen zurzeit im Bereich des Nordatlantiks (zum Beispiel Island, Skandinavien) oder etwa in Neuseeland die Gletscher. Vermehrte Niederschläge können regional die Auswirkung erhöhter Temperaturen für die Gletscher kompensieren. Zudem ist nicht zu erwarten, dass der Temperaturanstieg weltweit gleich stark ausfällt.
Mit den bisher vorhandenen Inventardaten und den nun entwickelten Schätzverfahren können grosse Datenmengen bewältigt und daraus generelle Effekte verschiedener Klimaszenarien für viele Gebirgsregionen der Erde simuliert werden. Um solche Schätzverfahren eichen zu können, müssen jedoch in ausgewählten Regionen detailliertere Angaben über Gletscherveränderungen vorliegen. Die ebenfalls im Rahmen des Nationalen Forschungsprogrammes 31 erhobenen Gletscherdaten für die Schweizer Alpen in den Jahren 1850 und 1973 stellen eine solche Vergleichsbasis dar4. Vergleichen kann man die vorhandenen Daten zur räumlichen Verteilung und zeitlichen Veränderung von Gebirgsgletschern in zunehmendem Masse auch mit regionalen Klimamodellen, welche die für Gletscher entscheidenden Faktoren Temperatur und Niederschlag für aktuelle wie vergangene und zukünftige Situationen simulieren. Dies ist besonders in Gebirgsregionen und polaren Breiten wichtig, wo direkt gemessene meteorologische Werte spärlich sind. Hochauflösende Satellitenbilder kombiniert mit digitaler Geländeinformation werden helfen müssen, bestehende Gletscherinventare in geeigneter Weise nachzuführen und zu ergänzen. Damit der globale Fieberthermometer auch richtig abgelesen werden kann und die Klimadiagnose verbessert werden kann.
Gletscherflächen der Welt
|Südamerika||25 908 km2|
|Feuerland/Patagonien||21 200 km2|
|Argentinien (nördl. 47.5S)||1 385 km2|
|Chile (nördl. 46S)||743 km2|
|Bolivien||566 km2|
|Peru||1 780 km2|
|Ecuador||120 km2|
|Kolumbien||111 km2|
|Venezuela||3 km2|
|Nordamerika||276 100 km2|
|Mexico||11 km2|
|USA (mit Alaska)||75 283 km2|
|Kanada||200 806 km2|
|Grönland||1 726 400 km2|
|Afrika||10 km2|
|Europa||53 967 km2|
|Island||11 260 km2|
|Svalbard||36 612 km2|
|Skandinavien (mit Jan Mayen)||3 174 km2|
|Alpen||2 909 km2|
|Pyrenäen/Mittelmeergebiet||12 km2|
|Ehemalige Sowjetunion/Asien||185 211 km2|
|Ehemalige Sowjetunion||77 223 km2|
|Turkei/Iran/Afghanistan||4 000 km2|
|Pakistan/Indien||40 000 km2|
|Nepal/Bhutan||7 500 km2|
|China||56 481 km2|
|Indonesien||7 km2|
|Neuseeland/Subantarktische Inseln||7 860 km2|
|Neuseeland||860 km2|
|Subantarktische Inseln||7 000 km2|
|Antarktis||13 586 310 km2|
|Total||15 861,766 km2|
Literatur
1 IPCC WGI (1995): Climate Change 1995 The Science of Climate Change. Summary for Policymakers and Technical Summary of the Working Group I Report. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
2 UNESCO (im Druck): Into the Scond Century of World Glacier Monitoring Prospects and Strategies. A Contribution to the International Hydrological Programme (IHP) and the Global Environment Monitoring System (GEMS), Prepared by the World Glacier Monitoring Service. Studies and Reports in Hydrology. UNESCO, Paris.
3 Haeberli, W., and Hoelzle, M. (1995): Application of inventory data for estimating characteristics of and regional climate-change effects on mountain glaciers: a pilot study with the European Alps. Annals of Glaciology 21, p. 206 212.
4 Maisch, M., Wipf, A., Denneler, B., Battaglia, J., und Benz, Chr. (in Vorbereitung): Die Gletscher der Schweizer Alpen. Gletscherschwund 1850, aktuelle Vergletscherung, Gletscherschwund-Szenarien 21. Jahrhundert. NFP 31 Schlussbericht Teilprojekt 4031-033412.
Dr. Wilfried Haeberli ist ordentlicher Professor und Direktor des Welt-Gletscherbeobachtungsdienstes der ICSU und der UNESCO; Dr. Max Maisch ist Privatdozent und Oberassistent am Geographischen Institut der Universität Zürich; Dr. Martin Hoelzle (<email-pii>) ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der ETH und am Geographischen Institut der Universität Zürich
unipressedienst Pressestelle der Universität Zürich
Felix Mäder (<email-pii>)
http://www.unizh.ch/upd/magazin/3-96/
Last update: 3.10.1996