Forschung revolutioniert: Neue Methoden zur Messung von Gletscher-Eisstrukturen und Fließverhalten

Der globale Meeresspiegel ist heute mehr als 10 Zentimeter höher als vor 30 Jahren – mit steigender Tendenz. Diese Entwicklung verstärkt Sturmfluten, Überflutungen und den Verlust von Infrastruktur und Siedlungsgebieten. Besonders die Instabilität des Thwaites-Gletschers in der Antarktis zeigt, wie schnell beschleunigtes Eisabfließen zu einem Kollaps von Eisschilden und damit zu einem raschen Anstieg des Meeresspiegels führen kann.

Doch die Unsicherheit über das Tempo des Eisverlusts bleibt hoch. Ein Grund dafür ist das unvollständige Verständnis der komplexen Prozesse, die die Massenbilanz der Gletscher beeinflussen. Eisschilde gewinnen Masse durch Schneefall und verlieren sie durch Schmelzen, Kalben von Eisbergen und Abfluss ins Meer. Entscheidend für den Massenverlust ist die Fließgeschwindigkeit des Eises, die wiederum von der Reibung am Untergrund und der Viskosität des Eises abhängt. Letztere wird durch Temperatur, Kristallgröße, -orientierung und Verunreinigungen bestimmt.

Anisotropie: Schlüssel zum Verständnis des Eisflusses

Ein zentrales Phänomen ist die Anisotropie – die Richtungsabhängigkeit physikalischer Eigenschaften. So kann Rauheit am Eisuntergrund in bestimmten Richtungen das Gleiten erleichtern, ähnlich wie eine wellenförmige Metallplatte Schnee besser abrutschen lässt als eine glatte Oberfläche. Auch innerhalb des Eises beeinflussen anisotrope Strukturen, wie etwa die Ausrichtung der Eiskristalle (Eisfabrik), den Fluss des Eises Richtung Ozean.

Radartechnologie entschlüsselt anisotrope Eisstrukturen

Fortschritte in der eisdurchdringenden Radartechnik und bei der Datenverarbeitung ermöglichen nun präzisere Messungen dieser richtungsabhängigen Eigenschaften. Damit lassen sich bisher vernachlässigte Prozesse in Prognosen zum Massenverlust der grönländischen und antarktischen Eisschilde einbeziehen. Die Eisfabrik – also die Ausrichtung der Eiskristalle – gilt als eine der wichtigsten anisotropen Eigenschaften. Durch Verformung des Eises, etwa beim horizontalen Fließen Richtung Küste, richten sich die millimetergroßen Kristalle neu aus. Diese Ausrichtung speichert quasi die „Erinnerung“ an vergangene Deformationen und steuert gleichzeitig das zukünftige Fließverhalten.

Forschende nutzen diese Erkenntnisse, um Modelle zu verbessern, die den Beitrag der Eisschilde zum Meeresspiegelanstieg vorhersagen. Die neuen Messmethoden könnten somit dazu beitragen, die Unsicherheiten in Klimaprognosen zu verringern und gezieltere Anpassungsstrategien für gefährdete Regionen zu entwickeln.