Das Recycling der Eiszeit

Berlin. Sinken die Temperaturen, wachsen im hohen Norden der Erde und in Gebirgen wie den Alpen die Gletscher und nach einigen Jahrtausenden hat eine neue Eiszeit begonnen. Ganz so einfach wie diese einsichtige Theorie sind die Verhältnisse allerdings nicht: "So hängt das Wachsen und Schrumpfen von Gletschern nicht nur vom Klima ab, sondern auch von anderen Faktoren wie zum Beispiel der Form der Oberfläche", erklärt Michael Zemp, der an der Universität Zürich das Verhalten der Gletscher heute und in den letzten Jahrtausenden untersucht.

Neue Modellrechnungen

Für einen viel größeren Zeitraum von zwei Millionen Jahren bestätigen diese Feststellung jetzt Vivi Kathrine Pedersen von der Universität im norwegischen Bergen und David Lundbek Egholm von der Universität im dänischen Aarhus mit Computersimulationen in der Zeitschrift "Nature".

Die Modellrechnungen der beiden skandinavischen Forscher zeigen nämlich bei sinkenden Temperaturen völlig unterschiedliche Entwicklungen der Gletscher in verschiedenen Gebirgsregionen. Im höchsten Gebirge Spaniens, der Sierra Nevada im Süden des Landes, analysieren die Forscher ein Gebiet, das in den letzten Jahrmillionen von den Eismassen weitgehend verschont blieb.

Auf dem Höhepunkt der letzten Eiszeit lag die Schneegrenze, über der Eis und Schnee das ganze Jahr liegen bleiben, ungefähr 900 Höhenmeter unter dem heutigen Wert. Daher verschieben die Forscher die Schneegrenze im Computer im Laufe von 50.000 Jahren von 2800 auf 1900 Meter über dem Meeresspiegel und lassen sie anschließend über einen gleich langen Zeitraum wieder ansteigen. Weil die Veränderungen im Laufe der vergangenen Eiszeiten viel unregelmäßiger verlaufen waren, simulieren diese Daten nicht die Realität, sondern eine Scheinwelt, mit der sich bestimmen lässt, ob neben dem Klima weitere Faktoren die Entwicklung der Gletscher stark beeinflussen. Für die untersuchte Sierra Nevada-Region ist das aber nicht der Fall: Dort zeigt sich nämlich eine lineare Abhängigkeit: Je kälter es wird und je tiefer die Schneegrenze sinkt, umso mehr Eis häuft sich in der Region an.

Vorgeschichte wesentlich

Ganz anders sieht das Ergebnis aus, wenn das Computermodell die Entwicklung in einem Gebiet der 500 Kilometer langen Bitterroot-Gebirgskette in den US-amerikanischen Rocky Mountains an der Grenze zwischen Montana und Idaho simuliert, in dem sich während der letzten Eiszeit sehr viele Gletscher bildeten. Sobald dort die Schneegrenze eine bestimmte Höhe unterschreitet, wachsen die Gletscher dramatisch. Sinkt die Schneegrenze weiter, vergrößern sich die Eismassen zwar weiter, aber langsamer als vorher. Von einer linearen Abhängigkeit zwischen Schneegrenze und der Eismenge, die sich in der Bitterroot-Gebirgskette ansammelt, ist also nichts zu sehen.

Dort muss daher ein weiterer Faktor im Spiel sein, der mit der Vorgeschichte zusammenhängt. Offensichtlich ist das Wachsen der Gletscher sehr stark von der Form der Oberfläche abhängig. "Diese Topografie aber verändert sich, sobald Gletscher fließen", erklärt der Züricher Forscher Michael Zemp. Während Flüsse zum Beispiel Täler in das Gelände fressen, deren Querschnitt dem Buchstaben "V" ähneln, hobeln Gletscher den Talboden erheblich breiter aus. Gleichzeitig werden dabei die Felswände an den Seiten steiler. In höheren Lagen tragen die Eismassen viel mehr Oberfläche als in tieferen Regionen ab, sie ebnen das Gelände so ein wenig ein.

Dadurch schrumpfen aber auch die Hochlagen über der Schneegrenze. Kommt nach einer wärmeren Epoche dann die Kälte zurück und sinkt die Schneegrenze langsam tiefer, tut sich bei den Eismassen zunächst wenig. Sobald der Schnee aber auf den von der letzten Vergletscherung ein wenig eingeebneten, tieferen Regionen das ganze Jahr über liegen bleibt, ohne im Sommer zu schmelzen, beginnen sich Gletscher zu bilden. Und das auf einer sehr großen Fläche gleichzeitig.

Selbstrecycling

Offensichtlich hat also die vorherige Eiszeit die Oberfläche so verändert, dass sich die Gletscher beim nächsten Mal viel schneller bilden, stellen Vivi Kathrine Pedersen und David Lundbek Egholm fest. Die Eisflächen recyceln sich anscheinend selbst.

Ein solches Auf und Ab zwischen wärmeren und kälteren Epochen erleben die hohen nördlichen Breiten seit gut zwei Millionen Jahren. Zunächst waren diese Zyklen ungefähr 40.000 Jahre lang, in denen die Temperaturen relativ gleichmäßig stiegen und fielen. Vor ungefähr 950.000 Jahren aber veränderte sich der Rhythmus auf rund hunderttausend Jahre, in denen die Temperaturen erst langsam fielen, um gegen Ende des Zyklus dann rasch wieder zu steigen.

Simulieren die skandinavischen Forscher diese Zeit im Computer, finden sie für die erste Hälfte erheblich kleinere Eismassen als für die letzten 950.000 Jahre. Ursache dafür aber ist nicht wie bisher vermutet der zeitliche Ablauf, sondern sind die früheren Gletscher, die bereits die Oberfläche für die nächste Vereisung vorbereitet haben.