Sind Gletscher große, bewegungslose Dinge? Tatsächlich handelt es sich um einen ständigen Fluss und eine ständige Bewegung.

Autor: Xu Yadong (China University of Geosciences (Wuhan))

Quelle: Knowledge is Power Magazine

Im Film „Die Eiskönigin“ gibt es kristallklare Gletscher mit einem schwachen blauen Schimmer. In „Ice Age“ gibt es eine Welt aus weißem Eis und Schnee, in der wilde und seltsame prähistorische Bestien leben. Möchten Sie diese einzigartigen Eis- und Schneelandschaften erkunden?

Eine Märchenwelt von Schnee bis Eis

Schauen wir uns zunächst an, wie aus Schnee Schritt für Schritt Gletschereis wird.

Wie sich Schnee und Eis im Laufe der Zeit verändern

Schneeflocken sind kleine Eiskristalle, die durch Kondensation von Wasserdampf am Himmel entstehen (das Phänomen, dass Materie den flüssigen Zustand überspringt und direkt vom gasförmigen in den festen Zustand übergeht). Sie haben meist eine sechseckige Form und sind auch als Weiyang-Blume und Liuchu bekannt.

Unter dem Einfluss der Zeit und der Strahlungswärme von der Oberfläche schmelzen die Spitzen des Schnees und verfestigen sich allmählich zu größeren Schneekörnern. Sowohl Schneeflocken als auch Schneekörner haben eine große Porosität (> 50 %), sodass die Luft frei zwischen den Schneekörnern strömen kann.

Wenn die Schneedecke 20–50 Meter dick wird, kondensiert die untere Schneeschicht aufgrund des Drucks der darüber liegenden Schneedecke sowie der Infiltration und des Gefrierens von Schmelzwasser zu weißen, körnigen Eiskristallen.

Wenn die Luftporosität der Eiskristalle allmählich auf 20–30 % sinkt, sind die Eiskristalle nach mehr als zehn Jahren langfristiger Verdichtung fest miteinander verbunden oder rekristallisieren, um blockartiges Gletschereis zu bilden. Die Porosität beträgt weniger als 20 % und die Luft kann nicht zirkulieren.

Die Umwandlung von Schnee in Gletschereis erfolgt durch eine Reihe von Prozessen, darunter Verdichtung, Gefrieren und Rekristallisation, ähnlich wie lose Schneeflocken zu einer harten Eisskulptur komprimiert werden. Wenn sie zu Gletschereis „hereinwachsen“, kommt es zu einer plastischen Verformung (Verformung, die sich nicht von selbst regenerieren kann). Die Plastizität des Gletschereises hängt mit der Dicke der Eisschicht zusammen. Je dicker die Eisschicht, desto größer die Plastizität und desto wahrscheinlicher ist es, dass die Eisschicht rutscht und plastisches Kriechen auftritt. Unter dem Druck und der Schwerkraft der oberen Eis- und Schneeschicht beginnt die Eisschicht in eine bestimmte Richtung zu kriechen und wird zu einem Gletscher.

Der Gletscher ist daher eine blau-weiße Märchenwelt aus Eis und Schnee, die dynamischen und statischen Veränderungen unterliegt.

Gletscher - „Wandernde“ Rekorder

Gletscher scheinen sehr „kalt“ zu sein (große Höhe, große Breite und große Kälte), daher besteht unser Missverständnis über Gletscher darin, dass sie immer an der gleichen Stelle bleiben und sich nicht bewegen. Tatsächlich deutet der Name des Gletschers auf einen kontinuierlichen Fluss und eine kontinuierliche Bewegung von Eis und Schnee hin, doch seine Größe ist enorm und die Bewegung ist sehr langsam. Die Veränderungen der Gletscherlandschaft können uns Aufschluss über die großen Veränderungen geben, die hier stattgefunden haben.

Aufgrund ihres Klimas, ihrer Topografie, ihrer Größe und ihrer morphologischen Eigenschaften können Gletscher in zwei große Familien unterteilt werden: Kontinentalgletscher und Gebirgsgletscher.

Morphologische Merkmale kontinentaler Gletscher (Eisschilde) (Schichtung, durch vertikale Materialveränderungen entstandene Schichtstrukturen)

In den Wassereinzugsgebieten und Polarplateaus hoher Breiten liegt die Schneegrenze niedrig und die schneebedeckte Fläche ist groß. Die oft mehrere tausend Meter dicke und bis zu 10 Kilometer breite Eisschicht hat die Form einer schildförmigen Hülle, dem kontinentalen Gletscher, auch Inlandeis genannt. Unter der Einwirkung der Schwerkraft fließt die Eisdecke in Form einer Extrusionsströmung zungenförmig von der dickeren Eisschicht in die umliegenden Gebiete. Das untere Eis des Gletschers glitt gegen das Grundgestein, wodurch dieses erodiert und beschädigt wurde und konkav wurde. Dadurch erhält die Eisdecke die Form einer konvexen Linse und durch die Dehnungsbewegung nach beiden Seiten wird die blau-weiße Schichtung oben dicker und unten dünner.

Morphologische Merkmale der Gletscherlandschaften in den Bergen

In den Alpenregionen mittlerer und niedriger Breiten wird die Form der Gletscher durch das bergige Gelände eingeschränkt. Die Schneegrenze ist hoch, der Maßstab ist klein, die Eisschicht ist dünn und sie ist oft linear verteilt. Man nennt ihn einen Gebirgsgletscher. Berggletscher haben die Eigenschaft, hoch und dünn zu sein. Bei den modernen Gletschern Chinas handelt es sich ausschließlich um Gebirgsgletscher, die hauptsächlich rund um das Qinghai-Tibet-Plateau verteilt sind.

Vor der Entwicklung der Gletscher bestand die Landschaft hauptsächlich aus bogenförmigen Gipfeln und Gebirgskämmen und die Hochgebirgstäler hatten meist eine V-Form mit einem flachen Talboden (siehe Abbildung A oben).

Während der Eiszeit erodierten Gletscher entlang der Täler, vertieften den Talboden und verbreiterten die Talseiten. Durch die Blockierung des Gletscherflusses wurde die Bergmündung erodiert und bildete eine abgeschnittene Bergmündung. Das Gletschertal ist oft gerade und breit und bildet eine „U“-Form mit steilen Wänden, die als „U“-förmiges Tal bezeichnet wird.

Als Kar bezeichnet man eine durch Erosion entstandene halbkreisförmige Senke mit steilen Wänden an drei Seiten, die die Form eines Stuhls hat. Kare entstehen oft in der Nähe der Schneegrenze und sind oft entlang der Berghänge angeordnet, sodass sie als Wegweiser zur Identifizierung der Lage der ehemaligen Schneegrenze dienen können. Die Talwände benachbarter Kare ziehen sich aufgrund der Erosion zurück und bilden einen Grat mit steilen Hängen und einer dünnen und scharfen Spitze, die als Klingengrat (oder Flossengrat) bezeichnet wird und einer Messerklinge oder einer Fischflosse ähnelt. Als Horngipfel bezeichnet man einen Berg mit steilen Wänden, der von drei oder mehr Karen umgeben ist. Es hat die Form einer Pyramide. Der berühmte Mount Everest ist ein Horngipfel. Am vorderen Ende (oder Ende) des Gletschers bildet sich oft eine hervorstehende, zungenartige Form, da die Fließgeschwindigkeit im mittleren Teil schneller ist und die Fließgeschwindigkeit auf beiden Seiten aufgrund der Reibung mit dem Grundgestein langsamer ist. Dies wird als Eiszunge bezeichnet (siehe Abbildung B oben).

Während der Gletscherschmelze kann sich in den Vertiefungen Schmelzwasser ansammeln und Gletscherseen bilden, die oft die Form von Perlen haben. Manchmal kann sich in Karen auch Schmelzwasser ansammeln und Karseen bilden (wie in Abbildung C oben gezeigt). Nachdem das vordere Ende der Eiszunge verschwunden ist, sammelt sich der große Schutt, den sie mit sich führt, in Form von Moränengängen verschiedener Art an (die Ablagerungen auf beiden Seiten des Gletscherkanals werden als Seitenmoränengänge bezeichnet, und die Stelle, an der der Gletscher verschwindet, ist der Endmoränengang).

Relikte der Eiszeit

Gletschergeologische Relikte

Beeinflusst durch den globalen Klimawandel können das Wachstum und der Rückgang der Gletscher bei ihrer Bewegung typische geologische Relikte hinterlassen. Die zeitlichen und räumlichen Gesetze der Landformenentwicklung und des Klimawandels können anhand der geologischen Relikte der Eiszeit erforscht werden.

Wenn sich der Gletscher ausdehnt, kann der plastische Fluss des festen Gletschers in zwei mechanische Modi unterteilt werden: Schieben und Tragen. Beim Schieben schiebt die Gletschervorderseite das Gesteinsschutt auf dem Eisbett mit enormer Kraft nach vorne, ähnlich wie ein „Bulldozer“. Unter Transport versteht man im Eis gefrorene oder auf die Eisoberfläche fallende Gesteinsbrocken, die mit der Bewegung des Gletschers transportiert werden, ähnlich einem „Förderband“.

Wenn sich der Gletscher zurückzieht, steigt die Schneegrenze, das Eis an der Vorderseite des Gletschers schmilzt und die vom Gletscher und Schmelzwasser mitgeführten Materialien sammeln sich zu einem Kollektiv namens Moräne, in dem Gesteinsfragmente unterschiedlicher Partikelgröße miteinander vermischt sind und „Beton“ ähneln.

Wenn die Klimabedingungen stabil sind, die Gletscherfront stagniert und die Menge an schmelzendem und nachwachsendem Eis im Wesentlichen ausgeglichen ist, sammelt sich eine große Menge an vom Gletscher mitgeführtem Schutt an der Gletscherfront an und bildet oft einen langen, bogenförmigen Damm außerhalb der Eiszunge, der die Endmoräne darstellt. Eisrutsche und Eiskratzer kommen auf den Hängen auf beiden Seiten des U-förmigen Tals häufig vor.

Das Grundgestein (Sheepback Rock), das durch die Wellenbewegungen des Eisbetts innerhalb der Endmoräne beeinflusst wird, kann einen elliptischen Hügel bilden, dessen Längsachse oft parallel zur Fließrichtung des Gletschers verläuft. Dieser sogenannte Drumlin ist ein kleiner Hügel.

Die auf dem Eisbett angesammelte Moräne wird als Bodenmoräne bezeichnet. Unter ihr können je nach Verteilung der großen Felsbrocken und Erosionsmuster auch fliegende Steine ​​und Mörser erkennbar sein.

Die umweltwissenschaftliche Gletscherforschung ist auf dem Weg

Die ökologische Umwelt der Gletscher auf dem Qinghai-Tibet-Plateau ist zerbrechlich und empfindlich und hat erhebliche Auswirkungen auf das Klima und die ökologische Umwelt Chinas und sogar der Welt. Im Juni 2021 schloss ein Team des Shenyang Institute of Automation der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Vor-Ort-Tests des externen Roboters der Forschungsstation Climber am Kuqiong Kangri-Gletscher auf dem Qinghai-Tibet-Plateau ab (siehe unten). Chinas erste wissenschaftliche Gletscherexpedition in großer Höhe mit einem Bodenroboter wurde erfolgreich durchgeführt.

Bergsteiger führt Radar-Eiserkundung auf dem Kuqionggangri-Gletscher durch

Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung haben Wissenschaftler auf Grundlage der „natürlichen Archive“ des langfristigen Klimawandels, die das Qinghai-Tibet-Plateau bietet, festgestellt, dass das Plateau insgesamt wärmer und feuchter wird, die Vegetation zunimmt, das Ökosystem sich verbessert, die Seenfläche deutlich zunimmt und das Seewasser klarer wird. Seit 1989 zieht sich der Dongkemadi-Gletscher im Tanggula-Gebirge jedoch immer schneller zurück und wird dünner. Dies ist hauptsächlich auf die globale Erwärmung und die Verschmutzung der Gletscheroberfläche zurückzuführen, die vor allem auf die vom Menschen verursachten Rußemissionen zurückzuführen ist. Darüber hinaus kommt es immer wieder zu Eislawinen, die von Sekundärkatastrophen begleitet werden.

Um den Gletscherveränderungen und Katastrophenrisiken gerecht zu werden, haben chinesische wissenschaftliche Expeditionsteams ein erweitertes Gletscherüberwachungsnetz für China aufgebaut und konnten erfolgreich Frühwarnungen herausgeben, als eine Eislawine den Yarlung Zangbo-Fluss blockierte. Dies beweist auch, dass wissenschaftliche Untersuchungen und Forschungen einen sehr wichtigen Einfluss auf die Förderung der nachhaltigen Entwicklung des Qinghai-Tibet-Plateaus, den Aufbau der ökologischen Zivilisation des Landes und die Förderung des globalen ökologischen Umweltschutzes haben werden.

Danksagung: Wir möchten Songzhu Gu von der China University of Geosciences (Wuhan) und Ning Zhu vom Natural Resources Physical Geological Data Center des China Geological Survey für die Bereitstellung einiger Gletscherfotos danken. Wir danken dem China Geological Survey für die Kofinanzierung (DD20190811, DD20190370)

(Verantwortlicher Redakteur: Wang Jiaying; Kunstredakteur: Zhou You)