Gletscher sind aus gefallenem Schnee hervorgegangene Eismassen, die sich talwärts bewegen, bis sie (im "Zehrgebiet") durch Zerbrechen, Schmelzen und Verdunsten des Eises abgebaut werden. Sie entstehen in den Polarländern sowie in den Hochgebirgen jenseits der Schneegrenze, und zwar dort, wo im Jahresmittel mehr Schnee fällt, als abtauen oder verdunsten kann ("Nährgebiet"). So kommt es im Laufe der Zeit zur "Akkumulation" (Ansammlung) des Schnees und zur "Metamorphose" (Umwandlung) in Gletschereis. Dabei verwandeln sich die Schneekristalle zu größeren, einheitlichen Eiskristallen mit unregelmäßigen Oberflächen, die "Gletscherkörner" genannt werden, gelenkartig ineinander greifen und so Bewegungen des Gletschers ermöglichen.
Frisch gefallener Neuschnee bildet zunächst eine Schicht aus Schneekristallen und mit Luft gefüllten Hohlräumen (Dichte ca. 30 bis 60 kg/m³, Luftgehalt ca. 90 %). Daraus entsteht nach etwa einem Jahr eine Altschneedecke mit ersten Gletscherkornbildungen und einer Dichte von ca. 200 bis 500 kg/m³. Durch den Druck ihrer eigenen Masse, ggf. durch Schmelzen und erneutes Gefrieren ("Regelation") verdichtet sich nach mehreren Jahren die Schneedecke immer mehr und es entstehen Firn (Luftgehalt ca. 60 %) bzw. Firneis (Dichte über 400 kg/m³, Luftgehalt ca. 30 %). Die Bildung von Gletschereis geht mit einer starken Kompression des Materials einher, stellenweise kann durchaus die Dichte massiven Eises (ca. 900 kg/m³ bei nur wenigen luftgefüllten Poren) erreicht werden.
Die Metamorphose des Schnees zu Gletschereis hängt stark von den herrschenden klimatischen Bedingungen ab. Man unterscheidet sogenannte "warme oder temperierte" Gletscher, wie beispielsweise diejenigen in den Alpen, von den "kalten und trockenen" Gletschern, wie sie beispielsweise in der Arktis und Antarktis anzutreffen sind. Aufgrund des hohen Reflexionsvermögens kurzwelliger Sonnenstrahlung und der großen spezifischen Wärmekapazität bei geringer Wärmeleitfähigkeit des Eises gelten Gletscher als thermisch träge. Je nach Größe und Gestalt, können Gletscher sowohl das lokale als auch das weltweite Klima beeinflussen. Unversehrte Gletscheroberflächen reflektieren bis zu 90 % des einfallenden Sonnenlichtes, das dann nicht mehr zur Erwärmung beitragen kann, und emittieren andererseits sehr stark im langwelligen Strahlungsbereich (hoher Wärmeverlust). Sie bilden also prinzipiell eine Quelle stetiger Abkühlung, man spricht auch von einer "Wärmesenke" im irdischen Klimasystem.
In den warmen Gletschern der Tropen (z.B. Kilimandscharo), Subtropen (z.B. Himalaya) und mittleren Breiten (u.a. Alpen) liegt die Temperatur des Eises nicht weit unter dem Gefrierpunkt, bei ihnen hat sich der Schnee in wenigen Jahren zu Gletschereis transformiert. Sie reagieren empfindlicher als kalte Gletscher auf Masse- bzw. Druckverlagerungen sowie auf Temperatur- bzw. Klimaänderungen. Ab einer Mächtigkeit von etwa 30 m fangen temperierte Gletscher an, sich vermöge der Anomalie des Wassers (Erniedrigung des Schmelzpunktes des Eises durch Druckerhöhung) unter dem Einfluss der Schwerkraft "zu bewegen", man sagt dann, die Gletscher "fließen". Beispielsweise übt ein 30 m mächtiger Gletscher einen Druck von knapp 265000 Pascal (Einheitenzeichen Pa, 1 Pa = 1 N/m², Newton pro Quadratmeter) auf das darunterliegende "Gletscherbett" aus.
Bei den kalten und trockenen Gletschern der Polargebiete wird die Eisbildung aufgrund der dort herrschenden, tiefen Temperaturen nicht durch Schmelzprozesse unterstützt, sie bleiben ganzjährig durchweg gefroren. Beispielsweise liegt die Temperatur im Inneren des grönländischen Inlandeises (Stichwort "Deckgletscher") etwa zwischen -13 °C und -25 °C, in diesem Temperaturbereich spielt die anomale Druckschmelzpunkterniedrigung keine Rolle mehr. Die Umwandlung von Schnee in Eis muss auf "rein mechanischem Wege" erfolgen und dauert im Falle des grönländischen Inlandeises bis zu 200 Jahre. Kalte Gletscher bewegen sich kaum, sind häufig am Untergrund angefroren und reagieren nur träge auf Temperatur- bzw. Klimaänderungen.
Dipl.-Met. Thomas Ruppert
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 22.06.2017
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