Welt­wei­tes Eis­volu­men neu be­rech­net

Der gegenwärtige Klimawandel lässt Gletscher weltweit schrumpfen. Mit dem schmelzenden Eis gehen auch Süßwasserreserven verloren, denn ohne Schmelzwasser würden zahlreiche Flüsse viel weniger Wasser führen: In den Trockengebieten der Anden oder Zentralasiens beispielsweise wird durch diese Flüsse Landwirtschaft überhaupt erst ermöglicht. Um einschätzen zu können, wie sich Gletscher und die damit verbundenen Süßwasserreserven künftig entwickeln, aber auch, wie sich der Meeresspiegel verändern wird, sind aktuelle Kenntnisse über das heutige weltweit vorhandene Eisvolumen von besonderer Bedeutung.

Eisdicke von 215.000 Gletschern berechnet

Ein internationales Team hat nun mithilfe einer Kombination von verschiedenen Modellen die Eisdickenverteilung und damit das Eisvolumen von rund 215.000 Gletschern weltweit neu berechnet. Die Studie, an der Wissenschaftler der ETH Zürich, der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), der Universitäten Innsbruck und Fribourg, Erlangen und Zürich sowie der Indischen Technischen Hochschule Mumbai zusammenarbeiteten, ist nun im renommierten Journal Nature Geoscience erschienen. Dazu klammerten sie 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. „Diese internationale Zusammenarbeit ermöglicht uns, Daten in einer bislang nicht dagewesenen Genauigkeit zur Verfügung zu stellen“, erklärt Dr. Fabien Maussion, Assistenzprofessor am Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der Uni Innsbruck. Maussion ist der Entwickler eines der Modelle, das Daten in das seit mehreren Jahren laufende Projekt eingebracht hat.
Das Eisvolumen all dieser Gletscher beträgt gemäß der Studie aktuell rund 158.000 Kubikkilometer (km³). Vor ein paar Jahren lag die Schätzung noch rund 18 Prozent höher. Die größten Gletscher-Eismassen liegen in der Arktis (rund 75.000 km³), was nahezu der Hälfte des gesamten globalen Gletschervolumens entspricht. Es handelt sich dabei um Gletscher in der kanadischen und russischen Arktis – wie beispielsweise auf Baffin Island oder Nowaja Semlja – sowie um solche an den Rändern Grönlands und auf Spitzbergen.

Gletscher gehen schneller verloren als angenommen

Neben Alaska weisen die Gebirge Hochasiens – dazu zählen neben dem Himalaja und dem Tibetischen Plateau auch die Gebirge Zentralasiens – mit 7000 km³ 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 Autoren 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.
Das Team benutzte 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. „Die Berechnung des Eisvolumens eines Gletschers ist mit großen Herausforderungen verbunden, da viele Faktoren eine Rolle spielen, wie etwa seine Form und Topographie, die Physik des Eisflusses sowie das Klima, an dem Ort, wo der Gletscher gelegen ist. Um die Modelle zu kalibrieren, wurden auch Eisdickenmessungen auf Gletschern verwendet, die allerdings nur für etwa 1000 Gletscher weltweit zur Verfügung stehen. Dennoch können wir aufgrund dieser internationalen Zusammenarbeit und der Zusammenführung der Daten der momentan besten Modelle immer bessere und zuverlässigere Prognosen für die zukünftige Entwicklung des weltweiten Eisvolumens erstellen“, verdeutlicht Fabien Maussion. Alle in dieser Studie erhobenen Daten sind in einem neuen, globalen Datensatz öffentlich zugänglich.

Links

• Daniel Farinotti, Matthias Huss, Johannes J. Fürst, Johannes Landmann, Horst Machguth, Fabien Maussion, Ankur Pandit: A consensus estimate for the ice thickness distribution of all glaciers on Earth, Nature Geoscience, February 2019, DOI: 10.1038/s41561-019-0300-3
• Öffentlicher Datensatz zur Studie
• Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der Universität Innsbruck
• Fabien Maussion
• Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie an der ETH Zürich