Gletscher in den Alpen

Aus Klimawandel
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Der Rhonegletscher um 1900
Der Rhonegletscher im Jahr 2005

1 Überblick

Die Alpen erstrecken sich mit einer Länge von 1200 km über die Schweiz, Deutschland, Slowenien, Italien, Liechtenstein, Österreich und Frankreich. Sie bedecken eine Fläche von ungefähr 190.000 km² und werden von rund 15 Millionen Menschen bewohnt. Sie werden üblicherweise in die westlichen und östlichen Alpen aufgeteilt. Die Westalpen sind höher als die Ostalpen, haben aber eine kürzere zentrale Kette, welche stark gebogen ist. Westen und Osten werden durch den Rhein und den Splügenpass abgegrenzt.[1]

Zurzeit beherbergen die Alpen ungefähr 5000 Gletscher,[2] die eine Fläche von 3000 km² bedecken. Davon sind nur fünf in den Bayerischen Alpen zu finden, die ungefähr 1 km² Fläche beanspruchen. Die Gletscher der Alpen sind Hauptquellort für den Rhein, die Rhône, den Po und die Donau, daher werden die Berge der Alpen auch als „Wassertürme“ Europas bezeichnet.[1] Insgesamt befinden sich zwei Drittel der beständigen Eisoberflächen Mittel-Europas (Alpen, Pyrenäen, Kaukasus) in den Alpen.[3]

Die Gletscher in den Alpen sind das Schlüsselelement zur dortigen Hydrologie. Der größte Talgletscher in den Alpen ist der Aletsch-Gletscher, der als UNESCO-Weltnaturerbe deklariert wurde und sich mit einer Länge von 23 km in den Berner Alpen erstreckt.

2 Das Klima der Alpen

Die Alpen unterliegen vier verschiedenen Klimaeinflüssen: Vom Atlantik im Westen strömt milde, feuchte Luft in den Alpenraum, aus dem Süden warme mediterrane Luft, aus dem Norden kalte Polarluft und aus dem Osten kontinentale Luftmassen.

Überblick über die Gletscherbedeckung und die Gletschermassenbilanz in den Europäischen Alpen

Die räumliche Änderung des Klimas sowie die Physiographie der Alpen beeinflussen die Temperaturverteilung und den Niederschlag. Durch ihre Höhe, Vegetation und Schneebedeckung üben die Alpen selbst einen Einfluss auf das Wetter aus.[1]

Temperatur und Niederschlag sind maßgeblich für die Entwicklung von Gletschern in den Alpen. Die Temperatur in den Alpen ist jahreszeiten- und höhenabhängig. Die Höhenabhängigkeit wirkt sich am stärksten vom Herbst bis zum frühen Winter hin aus. Gletscher, die sich in feuchteren Regionen mit viel Niederschlag, einer hohen Luftfeuchtigkeit und einer hohen Umwälzung von Luftmassen befinden, reagieren sensibler auf Änderungen der Temperatur als Gletscher, die in einer trockenen Umgebung gelegen sind.

Die Saisonabhängigkeit des Niederschlags ist räumlich variabel und hängt von dem Ort und der Orographie ab. Jedoch ist in den Alpen ein Ost-West-Gradient zu erkennen: Im Osten der Alpen kommt es zu weniger Niederschlag als im Westen, was durch die Nähe des Westens zum Atlantik begründet werden kann. Im Winter fällt fast der gesamte Niederschlag ab 1500 m in Form von Schnee; der Schnee bleibt in 2000 m Höhe von Mitte November bis Ende Mai liegen.[1]

Schwankungen in der großskaligen atmosphärischen Zirkulation führen ebenfalls zu einer Veränderung des Klimas in den Alpen. Damit sind vor allem Änderungen der hemisphärischen Rossby-Wellen und der dazugehörigen Position des hohen troposphärischen Jet-Streams gemeint. Die Auswirkungen dieser Änderungen zeigen sich regional: Sie sind verantwortlich für die Entwicklung von Hoch- und Tiefdruckgebieten und damit auch für die den Transport (Advektion) von Luftmassen in die Alpen. Ein Hochdruckgebiet im Sommer führt beispielsweise zu absinkenden trockenen Luftmassen, die mit wenig Bewölkung und Niederschlag einhergehen. Dadurch erhöht sich die solare Einstrahlung, die Temperatur steigt und führt damit zu einer stark ausgeprägten negativen Massenbilanz. Die Eisschmelze wird vor allem während des Spätsommers zusätzlich dadurch verstärkt, dass das Eis der Abschmelzregion direkt der Kurzwellenstrahlung ausgesetzt wird. Der Schnee in diesem Gebiet ist alt und dreckig, damit hat er eine geringe Albedo, die den Schmelzprozess verstärkt. Im Winter ist ein Tiefdruckgebiet über den Britischen Inseln und über der Nordsee mit einer südlichen Advektion von warmer und feuchter Luft verbunden. Ist das Tiefdruckgebiet weiter östlich angesiedelt, kommt es zu einer Kaltluftadvektion, die feuchte Luftmassen aus polaren Regionen in die nördlichen Alpen transportiert. Das führt zu verstärktem Niederschlag und verstärkter Wolkenbildung. Beides führt zu einer Verminderung der eintreffenden solaren Strahlung und zu geringen Temperaturen und schließlich zu einer positiven Massenbilanz. Durch den Massenzuwachs durch Schnee erhöht sich dann auch wieder die Albedo. Die Position und die Stärke von Tief- und Hochdruckgebieten über der Nordatlantikregion in Europa und der Zeitpunkt ihres Auftretens sind also maßgeblich für die Luftmassenadvektion und damit für die Massenbilanz der Gletscher.[4]

3 Klimaänderungen in den Alpen

Der beobachtete Klimatrend in den Alpen zeigt, dass sich die Nachttemperaturen im Winter im Vergleich vom 20. Jahrhundert zu 1900 um bis zu 2 °C erhöht haben. Bei den Tagestemperaturen ist der Anstieg geringer. Seit 1980 geht die Erwärmung in den Alpen mit der globalen Erwärmung einher; sie ist in den Alpen jedoch etwa dreimal höher als der globale Durchschnitt. Besonders starke Temperaturzunahmen konnten in den Jahren 1994, 2000, 2002 und besonders in 2003 beobachtet werden.[1]

Die Temperaturzunahme in den Alpen hat mehrere Ursachen. Bis 1950 können Temperaturschwankungen vor allem durch natürliche Einflüsse wie eine verstärkte solare Strahlung begründet werden. Ab 1950 wirkten anthropogene Aerosole und Treibhausgasemissionen etwa im gleichen Maß wie die natürlichen Einflüsse. So kam es zwischen 1950 und 1970 zu einer leichten Abkühlung des Alpenklimas, da hier der Einfluss durch anthropogene Aerosole dominierte; ab 1970 gewannen die anthropogenen Treibhausgase die Oberhand und es kam zu einer Erwärmung.[5]

Über den Niederschlag lässt sich sagen, dass im Nordwesten der Alpen der Niederschlag speziell im Winter zunahm, während im südlichen und östlichen Teil der Alpen im Herbst ein Rückgang verzeichnet wurde. Für die Schneefälle lässt sich feststellen, dass in den tieferen Lagen der Alpen (< 300 m) die Schneedeckendauer um 30 – 40 % zurückgegangen ist, in höheren Lagen hat sie sich jedoch nur um 10% vermindert. Dieser negative Trend scheint sich also mit zunehmender Höhe abzuschwächen.[6]

4 Veränderungen der Alpinen Gletscher

Die maximale Oberfläche und das maximale Volumen der Alpengletscher wurden am Ende der Kleinen Eiszeit in der Mitte des 19. Jahrhunderts erreicht.[3] Seitdem hat sich die Oberfläche der Gletscher in den Alpen von 1850 bis 1970 um 35 % und von 1975 bis 2000 noch einmal um 22 % reduziert. Das Volumen der Gletscher für 1850 wird auf rund 200 km³ geschätzt.[7] Seit 1980 ist ein beschleunigter Eisverlust zu beobachten, der in dem Rekordsommer 2003 in einem Volumenverlust von 5 – 10 % im Vergleich zu dem Gesamtvolumen aus dem Jahr 2000 gipfelte.[3] Das jetzige Gletschervolumen liegt bei einem Drittel des ursprünglichen Volumens von 1850.[7]

Änderungen der Massenbilanz pro Jahr in Wasseräquivalenten

Einzelne Jahre können von dem Gesamttrend abweichen. In 1910 und 1970 konnte eine positive Massenbilanz und damit ein Eisgewinn in den Alpen verzeichnet werden, sodass kleine Gletscher sogar wuchsen. In 1940 und 1980 wurde eine extreme negative Massenbilanz beobachtet und es kam zu einem rapiden Eisverlust.[8]

Ebenso konnte eine Verbindung von Längen- und Flächenänderung der Gletscher festgestellt werden, diese folgen allerdings nicht unbedingt dem gleichen Muster.

Der Vergleich von Oberflächenänderungen der Gletscher in den Ötztaler Alpen lässt annehmen, dass die Gletscher, deren Fläche kleiner als 0.1 km² ist, sich mittlerweile (im Zeitraum von 1997 – 2006) näher am Gleichgewichtszustand befinden, d.h. sich auf das aktuelle Klima eingestellt haben, als in der Zeit zuvor (im Zeitraum von 1969 – 1997). Weitere Untersuchungen in der Zeitspanne von 1969 – 1997 ergaben, dass sich das mittlere jährliche Volumen und die Dicke stärker ändern als die Fläche. Besonders bei Gletschern mit einer Oberfläche von 0.5 km² – 1 km² wurde beobachtet, dass die relative jährliche Flächenänderung gleich blieb, während sich die Änderung des Volumens und der Eisdicke der Gletscher verdoppelte (Vergleich der Zeiträume 1969 – 1997 und 1997 - 2006). Ein umgekehrter Effekt ist dann zu erwarten, wenn die Gletscherzunge so dünn ist, dass sie abschmilzt. Damit verschwindet dann eine große Fläche des Gletschers, die aber nur ein sehr geringes Volumen besitzt.[9] Der jetzige Zustand der Gletscher in den Alpen wurde erst für das Jahr 2025 erwartet.[10]

5 Ursachen

Als Ursachen für den Rückgang der Gletscher in den Alpen kommen sowohl natürliche Schwankungen des Klimas wie der Klimawandel durch den Menschen in Frage; beides trägt jeweils etwa je zur Hälfte zu dem Rückgang der Gletscher bei.[8]

Rotmoosferner und Wasserfallferner

5.1 Globale Erwärmung

Ab 1970 konnte in den Alpen eine anthropogene Erwärmung (siehe oben) beobachtet werden, die maßgeblich zu der Gletscherschmelze beitrug. Doch bereits vor diesem Zeitpunkt zeigen Aufzeichnungen, dass die Gletscher der Alpen von 1860 – 1930 im Durchschnitt um rund einen Kilometer zurückgewichen sind. Das steht im Gegensatz dazu, dass niedrige Temperaturen und ausreichender Niederschlag ein Wachstum der Gletscher bis ungefähr 1910 hätten begünstigen sollen. Der Rückzug der Gletscher in dieser Zeit kann sehr wahrscheinlich durch die Industrialisierung erklärt werden: Mit ihr stieg der Ausstoß von Ruß rapide. Rußpartikel konzentrieren sich in den unteren Schichten der Atmosphäre und lagern sich auf den Gletscheroberflächen ab. Die natürliche Schmelze während des Sommers wurde durch die Rußpartikel verstärkt: Durch die abgelagerten Rußpartikel wird die Oberflächenalbedo der Gletscher geringer und damit die absorbierte solare Strahlung größer, das Eis nimmt also Wärme auf. Ein anthropogener Einfluss auf die Gletscher hat also bereits vor dem anthropogenen Anstieg der Temperaturen im 20. Jahrhundert stattgefunden. Der beschriebene Effekt wird zusätzlich bei Schönwetterlagen (die generell mit Jahren negativer Massenbilanz in Verbindung gebracht werden) verstärkt. Das Eis ist dann direkt der Kurzwellenstrahlung ausgesetzt; außerdem haben die Rußpartikel die Eigenschaft, in die Eisoberflächen einzuschmelzen, sodass sie nur durch starken Regen wieder aus den Oberflächen entfernt werden können.[11] [12] Auch in den letzten 20 Jahren hat die Albedo der Gletscher in den graduell abgenommen; die abnehmende Albedo ist Teil eines positiven Feedback-Prozesses, der die Gletscherschmelze weiter verstärkt. In den Alpen übt die Albedo einen starken Einfluss auf die Energiebilanz und damit auch auf die Sommerschmelze aus, welche die Variabilität der Jahresbilanz für die meisten Gletscher bestimmt.[11] [12]

5.2 Nordatlantische Oszillation

Gletscher reagieren außerdem sehr empfindlich auf natürliche Schwankungen wie zum Beispiel die NAO (= Nordatlantische Oszillation). Die NAO bestimmt vor allem den winterlichen Niederschlag im Alpenraum. Der Einfluss der NAO ist in den hohen Regionen der Alpen sowie im Winter besonders stark. In den westlichen Alpen verursachen Niederschlags- und Temperaturanomalien im Winter eine schwache Antikorrelation zwischen Massenbilanz und NAO, sodass mit steigendem NAO-Index die Massenbilanz sinkt. Eine stärkere NAO sorgt für den Transport warmer und feuchter Luftmassen vom Atlantik Richtung Alpen. Die gleichzeitig höheren Niederschläge fallen zu einem erheblichen Teil aufgrund der höheren Temperaturen als Regen statt als Schnee. Im Osten hingegen fällt mit einem höheren Winterniederschlag entlang der nördlichen Grenze der Alpen mit einem steigenden NAO-Index auch mehr Schnee, da die Temperaturen hier aufgrund der kontinentaleren Lage geringer als im Westen sind. Z.T. wird diese schwache Korrelation jedoch durch die Temperaturerhöhung bei einer starken NAO wieder ausbalanciert. Im Zentrum und im Süden der Alpen fallen bei einer starken NAO weniger Niederschläge. Dieser Mangel an Niederschlag führt zu einer schwachen Antikorrelation zwischen Massenbilanz und NAO, sodass mit steigendem NAO-Index die Massenbilanz sinkt, ähnlich wie im Westen, allerdings aus anderen Gründen.[13]

Der Schneefall weist also eine Abhängigkeit gegenüber der NAO auf und unterliegt damit hohen dekadischen Schwankungen. Damit sind für den Schneefall weniger lokale als großräumige Kräfte von Relevanz.[6]

Bis jetzt ist es noch nicht gelungen, bei der Klimaänderung den Einfluss der NAO und den der globalen Erwärmung eindeutig zu unterscheiden. Es wird aber vermutet, dass die NAO die Erhöhung der Minimumtemperaturen zumindest seit Mitte der 1980er Jahre verstärkt hat; in Abwesenheit der NAO hätten sich die Minimumtemperaturen in den Alpen anstatt um 1.5 °C nur um 0.5 °C erhöht, was dem globalen Durchschnitt entspräche. Die NAO und das alpine Klima sind, bei Betrachtung über einen langen Zeitraum, nicht eindeutig miteinander verbunden. Ein Zusammenhang zwischen positivem NAO-Index und alpinem Klima wurde nur für bestimmte Zeiträume während der letzten 500 Jahre beobachtet, der sich dann durch erhöhte Temperaturen oder verminderten Niederschlag auszeichnete.[1]

5.3 Atlantische Multidekaden Oszillation

Neben der NAO übt auch die AMO (Atlantische Multidekaden Oszillation) Einfluss auf das Wettergeschehen und damit auf die Temperatur und den Niederschlag in Europa aus. Bei der AMO handelt es sich um eine Schwankung der Oberflächentemperatur des Nordatlantiks, die alle 60 Jahre rhythmisch um 1 °C steigt bzw. sinkt. Sie wird durch Änderungen in den Strömungen des Ozeans verursacht und beeinflusst unter anderem den Niederschlag in Europa.

In den Schweizer Alpen wurde beobachtet, dass die Massenbilanz zwar starken Schwankungen unterliegt, aber der Langzeit-Trend der AMO folgt.[8] Beispiele für eine Übereinstimmung von AMO und Massenbilanz sind die Jahre 1910 und 1970, in denen eine positive Massenbilanz und damit ein Eisgewinn in den Alpen gemessen wurde, sowie die Jahre 1940 und 1980, in denen eine extrem negative Massenbilanz beobachtet wurde und es zu einem rapiden Eisverlust kam. Diese Werte korrelieren mit den AMO-Schwankungen: In 1910 und 1970 wurden kühle AMO–Phasen beobachtet, während in 1940 und 1980 die warme AMO–Phase mit erhöhten Temperaturen und mehr Niederschlag in Form von Regen als in Form von Schnee einherging.[8]

Neben der atmosphärischen Zirkulationsdynamik führt auch die Häufigkeit von Nebelereignissen zu der beobachteten Erwärmung im Frühling, Sommer und Herbst. Die Anzahl der Nebeltage ist aufgrund der Luftqualität und Abnahme der Aerosolkonzentrationen zurückgegangen. Das führt zu einer lokalen Erwärmung, da der Nebel die solare Strahlung blockiert und damit niedrige Höhen abkühlt.[12]

Untersuchungen in den Ötztaler Alpen in Österreich haben ergeben, dass höher gelegene Gletscher langsamer schmelzen als niedrig gelegene. Das kann sowohl an Änderungen in der Energiebilanz als auch an dem Anteil des Niederschlags in fester Form am Gesamtniederschlag liegen. Niederschlag in fester Form hat einen stärkeren Effekt auf Gletscheränderungen in niedrigen Höhen, da die Gletscher hier eher zur Schmelze neigen als in höheren Regionen.[13]

6 Ausblick

Es wird eine generelle Erwärmung in den Alpen für die Sommer und die Winter prognostiziert, wobei die relative Erwärmung im Winter extremer ausfallen wird. Für die Sommer ist zusätzlich zu erwarten, dass die Erwärmung über dem Westen der Alpen stärker sein wird als über dem Osten. Ebenfalls wird eine Höhenabhängigkeit bei der Erwärmung vorhergesagt, in den Alpen könnten die Temperaturen mit der Höhe also stärker steigen.[1] Die Temperaturtrends für den Sommer in der Schweiz liegen bei + 1 bis +5 °C und für den Winter bei + 1 bis +3 °C bis 2050 (die Entwicklung der Trends erfolgte in Relation zu 1990). Für eine Erwärmung um +3 °C wird erwartet, dass 80% der Fläche der momentan existenten alpinen Gletscher abschmelzen wird; das entspricht ungefähr 10% der Gletscheroberfläche von 1850. Tritt das Extremszenario mit einer Erwärmung von +5 °C ein, könnten bis 2100 alle alpinen Gletscher abgeschmolzen sein.[7]

Ebenfalls wird vermehrter Niederschlag in Form von Regen mit größerer Intensität im Winter erwartet, während es im Sommer zu vermindertem Niederschlag kommen soll. Zusätzlich wird prognostiziert, dass der Niederschlag in gebirgigen Regionen stärker anwachsen wird als im globalen Mittel.[6] Es wird geschätzt, dass im Winter 5 – 10% mehr Niederschlag fallen wird, während im Sommer der Niederschlag bis 30% reduziert wird.[6] Diese Trends sind maßgebliche Einflüsse auf die Massenbilanz von Gletschern und die Schneebedeckung in den Alpen. [1]

7 Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Agrawala, S. (2007): Climate Change in the European Alps. ADAPATING WINTER TOURISM AND NATURAL WINTER HAZARDS, OECD publishing, 17 – 23
  2. Zemp, M. (2006): Glaciers and climate change – Spatio-temporal analysis of glacier fluctuations in the European Alps after 1850. PhD thesis, Universität von Zürich
  3. 3,0 3,1 3,2 UNEP, WGMS (2008): Global Glacier Changes: Facts and Figures
  4. Springer, C., Matulla, C., Schöner, W., Steinacker, R., Wagner, S. (2013): Downscaled GCM projections of winter and summer mass balance for Central European glaciers (2000–2100) from ensemble simulations with ECHAM5-MPIOM, International Journal of Climatology, 33, 1270 – 1279
  5. European Environment Agency (2009): Regional climate change and adaption. The Alps facing the challenge of changing water resources
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 Disch, D., Reppe, S., Jacob, D., Göttel, H., Kotlarski, S. und Lorenz, P. (2008): Klimawandel in den Alpen: Fakten – Folgen – Anpassung, BMU, 1 -23
  7. 7,0 7,1 7,2 Zemp, M., Haeberli, W., Hoelzle, M., Paule, F. (2006): Alpine glaciers to disappear within decades? Geophysical Research Letters Vol. 33
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 Schirin, Q. (2010): Glaciers' Wane not all down to humans, NATURE Vol. 465
  9. Abermann, J., Lambrecht, A., Fischer, A., Kuhn, M. (2009): Quantifying changes and trends in glacier area and volume in the Austrian Ötztal Alps (1969-1997-2006), The Cyrosphere, 3, 205 - 215
  10. Paul, F., Kääb, A., Maisch, M., Kellenberger, T., Haeberli, W. (2004): Rapid disintegration of Alpine glaciers observed with satellite data, Geophysical Research Letters Volume 31, Issue 21, November 2004
  11. 11,0 11,1 Paul, F., Käab, A., Haeberli, W. (2007): Recent glacier changes in the Alps observed by satellite: Consequences for future monitoring strategies, Elsevier Volume 56, Issues 1 – 2, Pages 111 – 122
  12. 12,0 12,1 12,2 Painter, T., Flanner, M., Kaser, G., Marzeion, B., VanCuren, R., Abdalati, W. (2013): End of the Little Ice Age in the Alps forced by industrial black carbon, PNAS Vol. 110 No. 38
  13. 13,0 13,1 B. Marzeion, A. Nesje (2012): Spatial patterns of North Atlantic Oscillation influence on mass balance variability of European glaciers, The Cyrosphere, 6, 661 – 673


8 Klimadaten zum Thema

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9 Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

  • Klimawandel in den Alpen über die Folgen für den Skitourismus (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg)
  • Skifahren in den Alpen über die Auswirkungen des Klimawandels auf den Skitourismus in den Alpen (Gymnasium Grootmoor, Hamburg)


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