Glacier - Gletscher
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Die Albedo der Alpengletscher nimmt ab
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Gletscherschwund in den Schweizer Alpen
Die Albedo der Alpengletscher nimmt ab

Das Sonnenlicht ist ein Teilbereich der elektromagnetischen Strahlen. Es besteht aus sichtbaren Strahlen, den Spektral- oder Regenbogenfarben, und den mehrheitlich unsichtbaren kurzwelligen Ultraviolett-Strahlen und den langwelligen Infrarotstrahlen. Die Wärmestrahlung besteht aus langwelligen Infrarot-Strahlen.

Bei einer Erde ohne Atmosphäre wäre die Oberflächentemperatur ausschliesslich durch die Bilanz zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und der vom Boden abgestrahlten Wärmestrahlung festgelegt. Mit der zunehmender Menge an Treibhausgasen in der Atmosphäre wird bei konstanter Bodentemperatur immer weniger Energie in Form von Wärmestrahlung von der Erde in den Weltraum abgegeben.

Die dunklen, mit Gesteinsschutt bedeckte Gletscheroberfläche kann mehr Sonnenstrahlung aufnehmen, aber auch mehr Wärmeenergie verlieren. Bei einer geringen Albedo wird die einfallende Strahlung in hohem Masse vom Bodenmaterial absorbiert und die Erdoberfläche erwärmt sich stark. Dadurch wird langwellige Wärmestrahlung an die Atmosphäre abgegeben. Die Bodenwärme wird in die Atmosphäre übertragen.

Gleichzeitig verdunstet aus der mit Schutt durchsetzten obersten Gletschereisschicht Wasser. Die für das Verdunsten benötigte Wärmeenergie wird der Grenzschicht an der Gletscheroberfläche entzogen. Die Schicht kühlt sich ab. Die verdunstete Feuchtigkeit wird in höhere, kühlere Luftschichten transportiert. Dort kondensiert die Luftfeuchtigkeit wieder zu wolkenbildenden Wassertröpfchen. Bei diesem Prozess wird die zuvor dem Gletschereis entzogenen Wärme als Kondensationswärme wieder freigesetzt.

Abnehmende Albedo bei den Alpengletschern

Die Albedo der Alpengletscher nimmt durch abnehmende Gletscherfläche, die Verschmutzung des Gletscheises und den höheren Anteil an Gesteinsschutt in den Eismassen ab.

Durch durch den Klimawandel bewirkten höheren Temperaturen haben in den Bergebieten die Permfrostböden aufgeweicht. Die Bergflanken in den Permafrostzonen werden daher zunehmend instabil. Der Steinschlag nimmt zu und die Bergstürze, Felsstürze und Erdrutsche werden häufiger. Immer mehr Lockermaterial fällt auf die Gletscher und verstärkt so die Moränen des Gletschers. Felsabbrüche und Erdrutsche decken an den Rändern des Gletschers die Eismassen zu. Der Moränenschutt verringert die Albedo auf der Gletscheroberfläche.

Kurzfristig wird das unter der dicken Schutschicht liegende Gletschereis vor den Sonnenstrahlen und somit vor einem raschen Abschmelzen geschützt. Nach dem Rückzug des Gletschers bleiben grosse, von Moränenschutt bedeckte Eismassen im Vorfeld des Gletschers als Toteis liegen.

Die beschriebenen Vorgänge lassen sich beim Steingletscher gut beobachten. Der Gletscher verfügte 2017 noch über grosse Toteismassen. Die Gletscherzunge hat sich allerdings im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts mit zunehmender Geschwindigkeit zurückgebildet. In der Gletscherzunge hat sich viel Lockermaterial angesammelt, dass das Eis grau erscheint. Vor allem in den schneearmen Sommermonaten hat sich die Albedo markant verringert. Das graue Eis nimmt viel mehr Wärme auf als das weisse Eis. Das Abschmelzen der Gletscherzunge hat sich auch aus diesem Grund sehr rasch zurückgebildet.

Quelle: RAOnline
Steingletscher: Zeuge des Klimawandels

Staub lässt Gletscher schneller schmelzen

Die durch Staubeintrag seit 2003 eingetretene massive Reduktion der Albedo an den Oberflächen der Alpengletscher (Paul et al., 2005; Oerlemans et al., 2009) dürfte nachhaltig sein und die Energiebilanz gegenüber Bedingungen der zurück liegenden "Kalibrierungszeit" vor 2003 für viele Jahre wenn nicht Jahrzehnte stark verändern. Die neuen Seen selber können infolge ihrer niedrigen Albedo und ihrer Fähigkeit zur Erwärmung über 0° C durch effiziente Zirkulationsprozesse und Kalbungsvorgänge am Eisrand die Schwundprozesse drastisch beschleunigen (Funk & Röthlisberger, 1989; Kääb & Haeberli, 2001). Wenn der Dickenschwund der Gletscher schneller ist als die Längenänderung durch den Rückzug der Zunge, verstärken sich subglaziale Schmelzprozesse durch Kavernenbildung und Eindringen von Warmluft im Sommer, was zu beschleunigendem Einsinken der Oberfläche und zu Kollapserscheinungen des Eises führen kann.

Quelle: Neue Seen als Folge der Entgletscherung im Hochgebirge Forschungsbericht NFP 61, Projekt NELAK, 2011
Neue Seen als Folge der Entgletscherung im Hochgebirge

Russ lässt Gletscher schneller schmelzen

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI haben zusammen mit Kollegen aus China und den USA gezeigt, dass die Klimaerwärmung nicht alleine für die Gletscherschmelze im Himalaya verantwortlich ist. Auch Russ, der auf dem Gletscher abgelagert wird, trägt dazu bei. Er lässt die Oberfläche dunkler werden, worauf sie sich durch die Sonnenstrahlung stärker erwärmt und das Eis schneller schmilzt. Die Albedo der Eismassen sinkt. Der Russ entsteht, wenn Öl oder Holz verbrannt werden; Wind transportiert ihn dann in den Himalaya.

Wind trägt aber nicht nur Russ in die Berge, sondern auch Gesteinsstaub aus den umliegenden trockenen Regionen. Dabei konnten die Forschenden zeigen, dass Russ deutlich stärker zur Erwärmung des Gletschers beiträgt als der Staub und dass sich die Staubmenge im Himalaya seit 1860 nicht verändert hat, so dass der Russ wohl menschengemacht ist, der Staub aber nicht.

«In den Wintermonaten trägt der Russ etwa gleich stark zur Gletscherschmelze bei wie die Klimaerwärmung. Eine Massnahme, die die Russemissionen senken würde, könnte also einen Beitrag dazu leisten, die Gletscherschmelze zu verlangsamen.» erklärt Margit Schwikowski, Leiterin des Forschungsprojekts am PSI. «Bisher haben wir die Rolle von Russ für die Gletscherschmelze im Himalaya zeigen können. Welche Rolle er für die Gletscher in der Schweiz spielt, ist Thema eines aktuellen Forschungsprojektes. Hier untersuchen wir auch, inwieweit Algen zur dunkleren Gletscheroberfläche im Spätsommer beitragen.»

Quelle: Text Paul Scherrer Institut Villigen Schweiz, Labor für Radio- und Umweltchemie, Februar 2011
Russ lässt Himalaya-Gletscher schneller schmelzen
Albedo Rückstrahlvermögen von Sonnenlicht
Rückkoppelung Ein Rückkoppelungsprozess ist ein Vorgang, bei welchem die Folgen auf den weiteren Verlauf des Geschehens Einfluss nehmen.
Strahlungsantrieb Der Strahlungsantrieb ist ein Mass für den Einfluss, den ein Faktor auf die Änderung des Gleichgewichts von einfallender und abgehender Energie im System Erde-Atmosphäre hat, und ist ein Index für die Bedeutung eines Faktors als potentieller Mechanismus einer Klimaänderung. Ein positiver Antrieb führt tendenziell zur Erwärmung der Erdoberfläche während ein negativer Antrieb tendenziell zu einer Abkühlung führt.
Schweizer Gletscher
2017: Sommerwärme lässt Gletscher abschmelzen

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