Wenn die Gletscher tanzen

Als Folge der Klimaerwärmung häufen sich im Sommer die Gletscherbeben in Grönland

Geologen haben einen neuen Indikator für die Erderwärmung gefunden: Erdbeben, ausgelöst durch das plötzliche, ruckartige Vorwärtsrutschen von Gletschern. Wie die Wissenschaftler im aktuellen Science (Vol. 311 vom 24.3.2006) beschreiben, ereignen sich solche Beben vor allem in Grönland, speziell im Sommer und ihre Zahl hat sich in den vergangenen fünf Jahren verdoppelt. Auch wenn sie keine Häuser zum einstürzen bringen, so tragen sie doch zu einer Beschleunigung des Klimawandels bei.

Die Eiskappen, die die nördlichsten und südlichsten Regionen der Erde überziehen, sind gebietsweise mehrere tausend Meter dick. Sie wirken massiv und undurchdringlich. Doch tatsächlich sind die schwerfälligen Eispanzer dynamischer als gedacht. Im Jahr 2003 (Glacial Flow Goes Seismic, Science vom 24 Oktober 2003, DOI: 10.1126/science.1091766) berichteten Göran Ekström von der Harvard University und Meredith Nettles vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University erstmals von den ruckartigen Bewegungen von Gletschern, die Seismometer auf der ganzen Welt registrieren können.

Topographische Landkarte von Südgrönland. Die von Ekström und Kollegen untersuchten 136 Gletscherbeben konzentrieren sich auf sieben Gletschergebiete (Angaben in Klammern: Zahl der Gletscherbeben): DJG, Daugaard Jensen Gletscher (5); KG, Kangerdlugssuaq Gletscher (61); HG, Helheim Gletscher (26); SG, Südöstliche Greenland-Gletscher (6); JI, Jakobshavn Isbrae (11); RI, Rinks Isbrae (10); NG, Nordwestliche Grönland-Gletscher (17). (Bild: Ekstrom, Nettles, Tsai)

Doch ansonsten unterscheiden sich Gletscher-Erdbeben grundsätzlich von dem, was man typischerweise unter Erdbeben versteht: Sie ereignen sich nicht im Inneren der Erde, wo Gesteinsschichten unter hohem Druck gegeneinander verschoben werden und mechanische Spannungen entstehen, die sich dann ruckartig entladen. Gletscherbeben finden auf der Erdoberfläche statt, unter den Gletschern.

„Klassische“ Beben im Erdinneren strahlen ihre Energie in Form hochfrequenter Wellen ab, die dann quer durch die Erde verlaufen und Schäden verursachen. Da „Gletscherbeben“ jedoch an der Erdoberfläche entstehen, geben sie Oberflächenwellen ab – langsame, lange Wellen, die sich an der Oberfläche fortpflanzen. Dieser niedrigfrequente Wellentyp verursacht selbst in bewohnten Gebieten kaum Schäden. Und auch der Ablauf der Beben ist anders: Während ein „klassisches“ Beben der Stärke 5 (Messung mit der Moment-Magnitude) sich in 2 Sekunden abspielen kann, dauert es bei einem Gletscher immerhin 30 bis 60 Sekunden.

Gletscherbeben pro Monat im Zeitraum von 1993 bis 2004. Grün: Gletscher-Erdbeben, Grau: klassische Erdbeben oberhalb 45°N.

„Die Leute denken meist, dass Gletscher unbeweglich sind und sich höchstens langsam bewegen, tatsächlich jedoch bewegen sie sich eher schnell“, so der Geologe Ekström. „Einige der grönländischen Gletscher, die so groß wie Manhattan und so hoch wie das Empire State Building sind, bewegen sich in weniger als einer Minute 10 Zentimeter vorwärts – das ist ein Ruck, der ausreicht um mittlere seismische Wellen zu erzeugen.“

Gletscherbeben ereignen sich in Alaska, an den Rändern der Antarktis, am zahlreichsten aber treten sie in Grönland auf. Von Januar 1993 bis zum Oktober 2005 wurden für das Gebiet 182 solcher Erschütterungen registriert. Die 136 am besten dokumentierten knöpften sich Ekström und sein Team in ihrer aktuellen Science-Studie vor. Sie stützten sich dabei auf die seismischen Daten des Global Seismographic Network, ein Netzwerk von 100 Messstationen, die über den gesamten Globus verteilt sind. Dabei stellten sie fest, dass sich die grönländischen Gletscherbeben charakteristischerweise an den Ausläufern des Inlandeises ereignen, dort wo die Gletscherströme abzweigen und zum Meer fließen. Im Schnitt besaßen sie eine Stärke von 4,6 bis 5,1 (Moment-Magnitude).

Anzahl der Erdbeben im Zeitraum von 1993 bis 2005. Grün: Gletscher-Erdbeben, Grau: klassische Erdbeben oberhalb 45°N.

Doch noch etwas anderes fiel den Forschern auf. Mehr als ein Drittel der Beben ereignete sich in den Sommermonaten Juli (22) und August (24). Während bei einer Kontrollgruppe aus „klassischen“ Erdbeben, die im selben Zeitraum in den nördlichen Breiten stattfanden, keine solche Varianz feststellbar war. Darüber hinaus konstatierten die Geologen, dass die Zahl der Erdbeben seit 2002 ganz deutlich zugenommen hat: 2005 wurden doppelt so viele Gletscher-Erdbeben registriert, wie in jedem Jahr vor 2002. In einem Gebiet im nordwestlichen Grönland, wo sich zwischen 1993 und 1999 nur ein Beben ereignet hatte, traten zwischen 2000 und 2005 mehr als zwei Dutzend auf.

Dass die Ursache für diese Zunahme in der Klimaerwärmung zu suchen ist, liegt für die Forscher klar auf der Hand, denn Gletscherbeben entstehen durch Wärme: Dann beginnt der Schnee auf dem Gletscher zu schmelzen, das Wasser versickert und sammelt sich zwischen Eis und Stein, wo es als „Gleitmittel“ für die Eisblöcke dient, die dann von der Schwerkraft beschleunigt, ruckartig über das Gletscherbett abwärts rutschen. Erwärmt sich die Erde, gibt es mehr Gletscherbeben, vornehmlich dort, wo Gletscher besonders stark schmelzen.

„Unsere Resultate weisen darauf hin, dass die großen Gletscherausläufer auf die Veränderungen des Klimas schneller reagieren als gedacht“, so Nettles. „Die Gletscher Grönlands transportieren große Mengen Süßwasser in die Ozeane, die Auswirkungen auf den Klimawandel sind daher gravierend. Wir sind davon überzeugt, dass die zunehmende Erwärmung der Erde, die von uns festgestellten Vorgänge noch beschleunigen wird.“ (Katja Seefeldt)

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