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Eisvolumen neu berechnet

Forschung zum Anfassen: Das 3D-Modell des Gletschers Tellbreen auf Spitzbergen hat Dr. Johannes Fürst im FABLab der FAU gedruckt. (Bild: Dr. Johannes Fürst)

FAU-Geograph trägt mit seiner Gletscherformel zu weltweiter Studie bei

Ein internationales Team von Gletscherforschenden unter der Leitung der ETH Zürich und der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), an dem auch Wissenschaftler der FAU beteiligt waren, hat das Eisvolumen aller Gletschergebiete der Erde mit Ausnahme der Eisschilde Grönlands und der Antarktis neu berechnet. Fazit: Die Eisvorräte der Hochgebirge Asiens wurden bislang überschätzt. Ihre Ergebnisse haben sie nun im Fachmagazin Nature Geoscience veröffentlicht.

Der gegenwärtige Klimawandel lässt Gletscher weltweit schrumpfen. Mit dem schmelzenden Eis gehen buchstäblich auch Süßwasserreserven bachab: Ohne Schmelzwasser würden zahlreiche Flüsse viel weniger Wasser führen, gerade solche, die durch Trockengebiete wie die Anden oder Zentralasien fließen und dort beispielsweise Landwirtschaft erst ermöglichen. Um einschätzen zu können, wie sich Gletscher und die damit verbundenen Süßwasserreserven künftig entwickeln, aber auch wie sich der Meeresspiegel verändern wird, brauchen Forschende aktuelle Kenntnisse über das heutige weltweit vorhandene Eisvolumen.

Eisdicke von 215.000 Gletschern berechnet

Das Forscherteam hat nun anhand einer Kombination von verschiedenen Modellen die Eisdickenverteilung und damit das Eisvolumen von rund 215.000 Gletschern weltweit neu bestimmt. Die Forscher klammerten das Meereis sowie die zusammenhängenden Eisschilde Grönlands und der Antarktis von ihren Berechnungen aus, nahmen jedoch Gletscher, die nicht mit einem dieser Eisschilde verbunden sind, darin auf.

Das Eisvolumen all dieser Gletscher beträgt gemäß der Studie aktuell rund 158.000 Kubikkilometer. Vor ein paar Jahren lag die Schätzung noch rund 18 Prozent höher. Die größten Gletscher-Eismassen liegen in der Arktis (rund 75.000 Kubikkilometer), was nahezu der Hälfte des gesamten globalen Gletschervolumens entspricht. Es handelt sich dabei um Gletscher in der kanadischen und russischen Arktis – wie beispielsweise die Baffin Island oder Nowaja Semlja – sowie um solche an den Rändern Grönlands und auf Spitzbergen.

Gletscher gehen schneller verloren als angenommen

Die Eisfläche lässt sich aus dem Modell herausnehmen. Für seine Forschung hat der FAU-Geograph unterschiedliche Messungen von Gletscherdicken zusammengetragen und ein Modell entwickelt, mit dem sich regionale Eisdickenkarten erstellen lassen.

Die Eisfläche lässt sich aus dem Modell herausnehmen. Für seine Forschung hat der FAU-Geograph unterschiedliche Messungen von Gletscherdicken zusammengetragen und ein Modell entwickelt, mit dem sich regionale Eisdickenkarten erstellen lassen. (Bild: Dr. Johannes Fürst)

Nebst Alaska weisen die Gebirge Hochasiens – welche außer dem Himalaja und dem Tibetischen Plateau auch die Gebirge Zentralasiens umfassen – mit 7.000 Kubikkilometern die größten Eisvorräte außerhalb der Arktis auf. Die Studie zeigt, dass dieses Eisvolumen bislang überschätzt wurde: Das neu ermittelte Eisvolumen ist um ein Viertel kleiner als in bisherigen Schätzungen.

„Aufgrund dieser Neueinschätzung müssen wir davon ausgehen, dass die asiatischen Hochgebirge ihre Gletscher schneller verlieren können als bisher angenommen“, sagt Daniel Farinotti, Professor für Glaziologie an der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich und an der WSL.

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass bis in die 2070er-Jahre die Gletscherfläche dieser Region um die Hälfte geschrumpft sein wird, nun dürfte dies bereits in den 2060ern der Fall sein – mit merklichen Konsequenzen für die Wasserversorgung. Die Gletscher Hochasiens etwa speisen große Flüsse wie Indus, Tarim und die Zuflüsse des Aralsees. Davon hängen wiederum hunderte Millionen Menschen ab.

Abflussmengen um bis zu ein Viertel reduziert

Die Forscher rechnen damit, dass die gletscherbedingten Abflussmengen dieser Flüsse in den Sommermonaten der Jahre um 2090 je nach Modell bis zu 24 Prozent geringer ausfallen werden als heute. „Diese Differenz ist beunruhigend. Um den vollen Umfang genauer einschätzen zu können, sollten die regionalen Gletschervolumen besser vermessen werden“, sagt Farinotti. Zurzeit liegen in der Region nämlich nur sehr wenige Messungen der Eisdicke vor, mit denen die Modelle kalibriert werden können.

Aus ihren Berechnungen leiteten die Forscher zudem ab, dass die Gletscher respektive ihr Schmelzwasser, den weltweiten Meeresspiegel bis zu 30 Zentimeter steigen lassen könnten – und zwar dann, wenn sie vollständig abschmelzen würden. Zwischen 1990 und 2010 stieg der Meeresspiegel aufgrund des Gletscher-Schmelzwassers um rund 1,5 Zentimeter.

Die Forscher nutzten für ihre Berechnungen eine Kombination von bis zu fünf unabhängigen Computermodellen. Mehrere Informationsquellen – etwa die Umrisse von Gletschern, die aus Satellitenbildern abgeleitet wurden, und digitale Höhenmodelle der Gletscheroberfläche – wurden darin mit Informationen über das Fließverhalten der Gletscher kombiniert. „Dies erlaubt Rückschlüsse auf die räumliche Verteilung der Eisdicke“, erklärt der ETH-Professor. Um die Modelle zu kalibrieren, wurden auch Eisdickenmessungen auf Gletschern verwendet. Diese stünden bis jetzt jedoch nur für etwa 1000 Gletscher der Welt zur Verfügung, sagt Farinotti.

Trotz weniger Messpunkte Eisvolumen zuverlässig schätzen

Eines der fünf Modelle steuerte Dr. Johannes Fürst vom Institut für Geographie der FAU bei. Sein Ansatz hilft weiter, wenn – wie es häufig der Fall ist – nur wenige direkte Messpunkte der Gletscherdicke vorliegen. Auf Basis einer vorhandenen Messung und weiterer Angaben wie Fließgeschwindigkeit und -richtung sowie Massenzu- und -abnahme des Gletschers können dadurch Fehlerwahrscheinlichkeiten für die Eisdicke hochgerechnet werden.

Die Grundlage dafür legte der FAU-Geograph, als er sich mit der Inselgruppe um Spitzbergen und ihren rund 1700 Gletschern beschäftigte. Er sammelte Eisdickenmessungen von den 1980er-Jahren bis heute. Die Daten hatten verschiedene Forscherteams in der Vergangenheit erhoben und, in der nun vorgestellten Studie, dienen die mehr als eine Million gesammelten Punktmessungen zur besseren Bestimmung des dortigen Eisvolumens und seiner Verteilung. Fürsts Ergebnis zu Spitzbergen: Das Gesamteisvolumen auf der Inselgruppe ist deutlich kleiner als bisher angenommen.

An der vorliegenden Studie arbeiteten die Forscher der ETH und der WSL mit Wissenschaftlern der Universitäten Zürich und Fribourg, Erlangen-Nürnberg und Innsbruck sowie der Indischen Technischen Hochschule Mumbai zusammen.

Weitere Informationen:

Dr. Johannes Fürst
Tel.: 09131/85-26680
johannes.fuerst@fau.de

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