Der Pine-Island-Gletscher in der Westantarktis gehört nicht nur zu den am schnellsten fließenden Eisströmen auf der Südhalbkugel. In den zurückliegenden elf Jahren sind auch viermal große Eisberge von seiner schwimmenden Eiszunge abgebrochen. Wissenschaftlern an Bord des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern ist es im Februar 2017 gelungen, jenen Meeresboden zu kartieren, der noch kurz zuvor vom Gletschereis bedeckt war. Ein Abgleich dieser neuen Karten mit Satellitenaufnahmen des Eisstromes verrät nun, warum sich der Gletscher plötzlich so weit Richtung Küste zurückgezogen hat: Er hatte an wichtigen Punkten die Bodenhaftung verloren.

Das deutsche Forschungsschiff „Polarstern“ kartographierte den Meeresboden vor dem Pine Island Gletscher nach einem Abbruch eines grossen Eisberges. Dabei kamen überraschende Fakten an den Tag. Bild: Thomas Ronge
Das deutsche Forschungsschiff „Polarstern“ kartographierte den Meeresboden vor dem Pine Island Gletscher nach einem Abbruch eines grossen Eisberges. Dabei kamen überraschende Fakten an den Tag. Bild: Thomas Ronge

Der Pine-Island-Gletscher in der Westantarktis gehört mit einer Fließgeschwindigkeit von vier Kilometern pro Jahr zu den am schnellsten fließenden Eisströmen auf der Südhalbkugel. Unbekannt war bislang allerdings, warum sich trotz dieser langanhaltenden Schmelze die Abbruchkante des Pine-Island-Gletschers seit Beginn seiner Beobachtung im Jahr 1947 kaum zurückgezogen hatte. Erst im Jahr 2015 gab es einen einschneidenden Eisbergabbruch, in dessen Folge sich die Schelfeiskante um 20 Kilometer Richtung Küste verlagerte und die schwimmende Eiszunge auf eine Fläche von rund 470 Quadratkilometern schrumpfte. „Die Fließrichtung und die Fließgeschwindigkeit eines Gletschers hängen stark von der Topographie seines Untergrundes ab. Von den meisten Schelfeisen der Antarktis aber kennen wir das Relief des darunter liegenden Meeresbodens kaum. Unsere Polarstern-Expedition im Februar 2017 bot deshalb die einmalige Chance, 370 Quadratkilometer jenes Meeresgebietes zu kartieren, das in den Jahren zuvor noch großflächig vom Schelfeis des Pine-Island-Gletschers bedeckt worden war“, erklärt Erstautor Dr. Jan Erik Arndt vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven. Mit Hilfe von Fächerecholoten hatten Arndt und seine Kollegen den Meeresboden genau kartiert.

Die farbigen Linien zeigen die Front des Gletschers an bestimmten Jahren. Der plötzliche Rückzug 2015 ist in rot eingezeichnet mit dem Berg, der damals abgebrochen ist. Bild: Jan Erik Arndt
Die farbigen Linien zeigen die Front des Gletschers an bestimmten Jahren. Der plötzliche Rückzug 2015 ist in rot eingezeichnet mit dem Berg, der damals abgebrochen ist. Bild: Jan Erik Arndt

Die neuen Karten vom Meeresboden in der überwiegend 800 bis 1000 Meter tiefen Pine-Island-Bucht zeigen einen bislang unbekannten unterseeischen Höhenzug sowie zwei unterseeische Berge, deren Gipfel jeweils bis in eine Wassertiefe von 370 Metern und flacher hinaufragen. Auf dem Höhenzug muss das mehr als 400 Meter dicke Schelfeis des Pine-Island-Gletschers viele Jahrzehnte lang aufgelegen haben, wie die von den Forschern zusammengetragenen Satellitenaufnahmen des Gletschers belegen. Diese reichen bis in das Jahr 2002 zurück. Auf den älteren Aufnahmen sind an genau jenen Stellen, an denen sich Gipfel des unterseeischen Höhenzuges unter dem Schelfeis befinden, Erhebungen in der Eisoberfläche zu erkennen. „Ab dem Jahr 2006 sind diese markanten Punkte jedoch nicht mehr zu sehen. Das Schelfeis muss bis zu diesem Zeitpunkt so weit von unten abgeschmolzen sein, dass es entweder zu leicht war, um noch einen Abdruck an der Eisoberfläche zu produzieren, oder die Eisfläche hatte bereits den Kontakt zu den darunterliegenden Bergen verloren“, sagt Mitautor Dr. Karsten Gohl vom AWI. Wenn ein Schelfeis den Kontakt zu einem solchen Hindernis verliert, reagiert der Eisstrom, als hätte jemand den Bremsklotz weggezogen. Die Eismassen haben plötzlich freie Bahn und fließen mit zunehmendem Tempo Richtung Meer – so heißt es zumindest in der Theorie. Anhand der Satellitenzeitreihe vom Pine-Island-Gletscher konnten die Wissenschaftler diese These nun Schritt für Schritt überprüfen. Überrascht stellten sie dabei fest, dass unterseeische Erhebungen ein Schelfeis nicht nur wie ein Bremsklotz stabilisieren. Unter gewissen Umständen können die Berge auch den Abbruch eines Eisberges auslösen – etwa wenn die Schelfeiskante vorrückt und dabei mit voller Wucht auf eine Erhebung aufläuft. Die bathymetrischen Karten vom Meeresgrund der Pine-Island-Bucht sowie die Ergebnisse der Bildanalysen können jetzt in Computermodelle der westantarktischen Gletscher einfließen und sollen helfen, deren Simulationsgenauigkeit zu erhöhen.

Die massiven Klötze aus Eis werden aufgrund ihrer Grösse häufig von unterseeischen Hindernissen aufgehalten und schmelzen langsam von allen Seiten. Dann brechen sie auseinander und driften meist weiter. Bild: Tomas Ronge
Die massiven Klötze aus Eis werden aufgrund ihrer Grösse häufig von unterseeischen Hindernissen aufgehalten und schmelzen langsam von allen Seiten. Dann brechen sie auseinander und driften meist weiter. Bild: Tomas Ronge

Quelle: Alfred-Wegener-Institut AWI