Eisberge: Entstehung und Auswirkungen schwimmender Eismassen
Aufgrund der eigentümlichen Eigenschaft von Wasser, dass es im festen Zustand leichter ist als im flüssigen Zustand — man kennzeichnet dies mit dem Begriff der Anomalie —, können große Mengen gefrorenen Wassers als Eisberge auf der Meeresoberfläche treiben. Eisberge bestehen aus Süßwasser, und sie entstehen durch Abbruch von der meerwärtigen Kante eines Meeresgletschers oder Schelfeises; dieser Vorgang wird Kalbung genannt. Auf der Nordhalbkugel werden durch Meeresströmungen viele Eisberge in die Baffinbai zwischen Kanada und Westgrönland getrieben, von wo aus sie südwärts bis Neufundland driften und dort eine ernsthafte Gefahr für die Schifffahrt darstellen. Nach dem Untergang der Titanic im Jahr 1912 wurde ein internationaler Warndienst eingerichtet, der seitdem katastrophale Kollisionen zwischen Schiff und Eisberg weitgehend verhindert hat. Auf der Südhalbkugel werden die meisten Eisberge von einer zirkumpolaren Strömung südlich des 50.Breitengrades gehalten. Eisberge können die Ökologie des subantarktischen Meeresbodens stark beeinflussen. Ein Beleg für ein beginnendes Abschmelzen des antarktischen Eisschildes kann in der derzeitigen Bildungsrate von Eisbergen noch nicht gesehen werden, allerdings hätte ein massenhaftes Abdriften von antarktischem Inlandeis erhebliche Auswirkungen auf das Weltklima.
Die Anomalie des Wassers
H2O, also Wasser, ist ein in vielerlei Hinsicht außergewöhnliches Molekül. Es besitzt eine starke Polarität — dies bedeutet, dass positive und negative elektrische Ladungen räumlich getrennt sind, und zwar findet sich bei den Wasserstoffatomen ein positiver, beim Sauerstoffatom ein negativer Ladungsüberschuss. Dadurch besteht zwischen positivem und negativem Ladungsschwerpunkt zweier H2O-Moleküle eine relativ starke elektrische Anziehungskraft, die wiederum die hohe Schmelz- und Verdampfungstemperatur des Wassers bewirkt. Molekularer Wasserstoff und Sauerstoff verdampfen bei —253 beziehungsweise —183 Grad Celsius, Wasser hingegen bekanntlich erst bei 100 Grad Celsius. Noch außergewöhnlicher ist die Tatsache, dass in kaltem flüssigem Wasser die Moleküle näher beieinander stehen als in der festen Kristallstruktur von gefrorenem Wasser, also Eis. Physikalisch ausgedrückt bedeutet dies, dass die Dichte von Wasser bei etwa vier Grad Celsius ein Maximum hat und zu niedrigeren Temperaturen hin abnimmt — Eis ist leichter als Wasser und schwimmt oben! Der imposanteste Beleg für dieses »Anomalie des Wassers« genannte Phänomen ist die Existenz von riesigen, zum Teil viele Quadratkilometer großen Gebilden aus Eis, die auf den an Arktis und Antarktis angrenzenden Meeren treiben: Eisberge.
Der Gletscher kalbt
Eisberge entstehen, wenn von der Vorderkante einer ins Meer reichenden, aber nicht bis zum Grund hinabreichenden Eisformation eine mehr oder weniger große Eismasse abbricht — in der Wissenschaft vom Eis und seinen Erscheinungsformen, der Glaziologie, spricht man von »Kalbung«. Bei diesen Formationen handelt es sich entweder um ins Meer vorstoßende Gletscher oder Schelfeise. Meeresgletscher, also auf Meeresgebiet übertretendes Festlandeis, findet man überall dort, wo bei niedriger Schneegrenze vergletscherte Gebirge in Küstennähe auftreten. Dies ist in West- und Ostgrönland, Südalaska, auf vielen arktischen Inseln (zum Beispiel Spitzbergen, Nowaja Semlja, Franz-Josef-Land) sowie an antarktischen Küstengebirgen der Fall. Schelfeise oder Schelfeistafeln sind mehrere hunderttausend Quadratkilometer große und mehrere hundert Meter mächtige, zusammenhängende Eisflächen. Anders als Packeis, das aus gefrorenem Meerwasser besteht, ist Schelfeis gefrorenes Süßwasser; Schelfeise speisen sich zum Teil aus Schnee, der auf die Oberfläche gefallen ist, in Kontinentnähe verstärkt es sich auch an der Unterseite durch Anfrierprozesse aus dem Meerwasser. Der größte Teil eines Eisschelfs hat keinen Kontakt zum Meeresgrund. Schelfeise finden sich vor etwa einem Drittel der Küste des antarktischen Kontinents, darunter auch das größte Schelfeisgebiet der Erde, das Ross-Schelfeis. In der Arktis sind Schelfeise mangels Niederschläge selten; ihre Verbreitung beschränkt sich auf kleine Flächen im Norden von Grönland und bei der Insel Ellesmereland in Nordostkanada.
Eisbergtypen
Zur eigentlichen Kalbung eines Eisberges kommt es meist durch mechanische Spannungen an der Kalbungsfront, die von den Gezeiten, der Brandung und vor allem dem größeren Auftrieb der Gletscher- beziehungsweise Schelfeisvorderkante hervorgerufen werden. Dabei können ganz unterschiedliche Typen entstehen: Die größten Gebilde sind Tafeleisberge mit einer Fläche, die Zehntausende von Quadratkilometern erreichen kann (1986 bildete sich im antarktischen Weddellmeer ein Tafeleisberg, der halb so groß war wie die Schweiz). Arktische Tafeleisberge vor Ellesmereland wurden noch 1946 und 1950 zunächst für neu entdeckte Inseln gehalten, bis man ihre langsame Drift erkannte. Auf mehreren dieser »arktischen Inseln« wurden sowjetische (russische), US-amerikanische und andere Forschungsstationen errichtet, die innerhalb eines Jahrzehnts das Nordpolarmeer umrundeten und dessen Untergrund untersuchten. Am bekanntesten sind große Eisberge, die im Mittel 60, maximal bis über 130 Meter groß sind. Dabei ragt nur die sprichwörtliche »Spitze des Eisbergs« aus dem Meer heraus. Nach Definition der WMO (World Meteorological Organization, einer Unterorganisation der Vereinten Nationen) spricht man von einem Eisberg, wenn eine von einem Gletscher oder Schelfeis abgebrochene Eismasse mindestens fünf Meter über den Wasserspiegel hinausragt. Kleinere Eistrümmer bis hausgroße Brocken nennt man weißes Kalbeis; es bricht — oft mit großem Knall — oberhalb der Wasserlinie ab und treibt in großer Zahl im Freiwasser vor den Gletscherzungen.
Eisberge und Schiffe
Die Bewohner der Arktis, die Inuit (früher Eskimo genannt), sprechen traditionell nicht oder nur sehr leise, wenn sie einen Eisberg umfahren. Dies hat weniger religiöse Gründe, sondern deutet auf die große Gefahr hin, welche Eisberge für seefahrende Menschen darstellen: Schon geringste Erschütterungen können einen älteren und teilweise angeschmolzenen Eisberg zum Auseinanderbrechen bringen. Spätestens seit im Jahr 1998 die bislang letzte Verfilmung des Untergangs der Titanic durch James Cameron zum erfolgreichsten Film aller Zeiten wurde, ist die »Titanic« als prominentestes Beispiel für die Bedrohung der Schifffahrt durch Eisberge (und ihre Unterschätzung!) wieder weltweit im öffentlichen Bewusstsein präsent. Doch schon früher waren immer wieder Schiffe den treibenden Eisriesen zum Opfer gefallen. Allein zwischen 1882 und 1890 kollidierten vor der Küste Neufundlands 50 Passagierschiffe mit Eisbergen. Die größte Gefahr droht heute allerdings nicht Schiffen, sondern fest verankerten Plattformen wie zum Beispiel Ölbohrinseln, da diese einem herannahenden Eisberg nicht ausweichen können. Aufgrund der steigenden Zahl von solchen Plattformen in hohen Breiten ist eine größere Umweltkatastrophe, die von der Zerstörung einer Ölbohrinsel durch einen driftenden Eisberg ausgelöst wird, eine realistische Möglichkeit.
Meeresströmungen und Warndienste
Warum gab es gerade in der Gegend um Neufundland vor der kanadischen Ostküste so viele Unglücke mit Eisbergen? Um dies zu verstehen, muss man die im nördlichen Atlantik sowie in den Meeresstraßen westlich und östlich von Grönland vorherrschenden Strömungen betrachten. Die meisten Eisberge der Nordhalbkugel stammen vom bis zu 3 000 Kilometer mächtigen Eisschild über Grönland sowie von den Inseln der kanadischen Arktis. Allein das grönländische Inlandeis produziert jährlich etwa 15 000 Eisberge. Östlich von Grönland gekalbte Eisberge wandern zunächst südwärts und werden dann an der Südspitze von Grönland nordwärts in die Labrador- und dann die Baffinbai im Westen Grönlands getrieben. In dieser eisigen See können sich zeitweilig bis zu 40 000 Eisberge unterschiedlicher Herkunft aufhalten, bis sie vom Baffin- und Labradorstrom entlang der nordamerikanischen Küste südwärts getrieben werden. In der Gegend der Neufundlandbänke nun trifft diese kalte Strömung im »subpolaren Zusammenschluss« auf den warmen Golfstrom, wodurch die Eisberge in einigen Tagen bis Wochen abschmelzen. Einige Breitengrade nördlich dieses Gebietes jedoch, bei etwa 48º Nord, kreuzt die internationale Schifffahrtsroute zwischen Europa und Nordamerika den Labradorstrom und damit das Eisberggebiet. In dieser Zone werden durchschnittlich 400 Eisberge pro Jahr gezählt. Je nach Witterung und Jahreszeit können Eisberge aber auch noch bis zum 40. Breitengrad gelangen, ein Eisberg wurde gar vor Florida (30. Breitengrad) gesichtet. Die Titanic sank bei 41º43' nördlicher Breite. Durch die etwa 1 500 Toten dieses Unglücks aufgeschreckt, beschlossen die damals wichtigsten seefahrenden Staaten im Jahre 1914 die Einrichtung eines Eiswarndienstes, der International Ice Patrol, deren Warnungen auch heute noch zweimal täglich per Funk empfangen werden können. Seitdem kam es nur noch zu einer schweren Kollision in dem überwachten Gebiet.
Auf der Südhalbkugel ist die Gefahr durch Eisberge für die Schifffahrt wesentlich geringer als auf der Nordhalbkugel. Der Grund dafür ist eine die gesamte Antarktis umlaufende Meeresströmung, welche fast alle antarktischen Eisberge südlich des 50. Breitengrades auf einem 15 000—20 000 Kilometer langen Rundkurs hält, auf dem sie sich nach etwa zehn Jahren aufgelöst haben; ein Ausreißer gelangte einmal bis Rio de Janeiro (22º30' südlicher Breite).
Eisberge und Meeresökologie
Eisberge betreffen nicht nur den Menschen, sondern auch die subarktischen und subantarktischen Ökosysteme. In Romanen und Kindergeschichten wird bisweilen beschrieben, wie Eisbären auf Eisschollen oder Eisbergen weitab ihres ursprünglichen Siedlungsgebiets treiben können. Doch auch wenn dies im Einzelnen fatale Folgen haben kann, so stellt es für Spezies im Ganzen — anders als die Zerstörung des natürlichen Lebensraums durch den Menschen — keine Bedrohung dar. Anders verhält sich dies mit den Lebensgemeinschaften, welche Meer und Meeresboden an der arktischen und vor allem der antarktischen Küste besiedeln. Auf dem Meeresgrund rings um die Antarktis hat sich, wie neuere Forschungen ergaben, seit der Mitte des Tertiär ein artenreiches Leben entwickelt, das in manchen Aspekten sogar mit tropischen Korallenriffen verglichen werden kann. Vermutlich werden manche der Lebewesen, die man hier antrifft, zum Beispiel Schwämme, mehrere hundert Jahre alt, was auf stabile Umweltbedingungen schließen lässt. Allerdings finden sich in diesen noch heute vom Menschen praktisch unbeeinflussten Lebensräumen zuweilen kilometerlange und bis zu einem Meter tiefe Furchen, in denen die tierische und pflanzliche Besiedlung weitgehend zerstört ist. Diese werden von Eisbergen erzeugt, die auf ihrem Weg in tiefere Gewässer über den Meeresboden »schrammen«. Im Mittel wird eine Stelle des Meeresbodens etwa alle 230 Jahre, in einigen Gebieten, »Eisbergfriedhöfen«, sogar alle 35 Jahre von einem vorbeiziehenden Eisberg getroffen. Außer der direkten Zerstörung beeinflussen diese Eisberge das Ökosystem Meeresboden auch noch auf eine andere Weise: Wenn sie an einer unterseeischen Erhebung hängen bleiben, können sie kleinräumige Strömungen stark verändern, das nährstoffreiche Bodenwasser verwirbeln. Langfristig sind die zum Teil katastrophalen Einwirkungen von Eisbergen für das Ökosystem aber von großer Bedeutung: Ebenso wie natürliche Wald- und Buschbrände schaffen sie — wenn auch gewaltsam — Freiräume für die Weiterentwicklung von bestehenden und die Entstehung von neuen Arten. Ohne solche natürlichen Katastrophen hätte sich die heutige vielfältige Artengemeinschaft vermutlich überhaupt nicht herausbilden könnte.
Schmilzt die Antarktis?
Um die Frage gleich zu beantworten: Natürlich nicht, denn die Antarktis ist ein Kontinent. Wohl aber hält man es für möglich, dass die kilometerdicke Eisschicht auf der Antarktis schmelzen könnte. Einer oft angeführten Rechnung zufolge soll der Meeresspiegel weltweit um bis zu 100 Metern ansteigen, wenn das gesamte antarktische und grönländische Inlandeis schmelzen würde. Im Zusammenhang mit dem weltweiten Temperaturanstieg aufgrund der anthropogenen Verstärkung des Treibhauseffekts sehen manche ein häufigeres Auftreten von Eisbergen als ersten Vorboten für das Schmelzen der polaren Eisschilde. Leider ist aber auch heute noch so wenig über die Mechanismen der Eisbergentstehung und die natürlichen Schwankungen in diesem Prozess bekannt, dass aus den vorliegenden Daten noch keine gesicherte Aussage über die zukünftige Entwicklung von Eisbedeckung und Eisbergbildung getroffen werden kann. Auch über die Auswirkungen der Temperaturerhöhung sind sich die Wissenschaftler nicht einig. Nach herrschender Meinung könnte, wenn sich ein nennenswerter Teil der Eisdecke ablöst und nach der Abdrift in wärmere Gegenden schmilzt, dies eine bereits bestehende Erwärmung der Erdatmosphäre noch verstärken: Denn Eis und Schnee reflektieren bekanntlich sehr gut einfallendes Sonnenlicht, wenn aber die globale Reflexion abnimmt, so erhöht sich die von der Erdoberfläche absorbierte Strahlungsenergie und damit ihre Temperatur. Manche Klimatologen halten es aber für möglich, dass in der Antarktis durch steigende Temperaturen zunächst der Niederschlag in der Antarktis und damit auch die Eisbedeckung wieder zunehmen würde. Trotz dieser unterschiedlichen Prognosen: Auf ein Experiment sollte es die Menschheit nicht ankommen lassen.
Literatur:
Friedrich Wilhelm: Schnee- und Gletscherkunde. Berlin 1975.
Die illustrierte Enzyklopädie der Erde, Band: Polarregionen, herausgegeben von Jack D. Ives und David Sugden. Hamburg 1995.
Biologie der Polarmeere, herausgegeben von Irmtraut und Gotthilf Hempel. Jena 1995.
Bernhard Edmaier und Angelika Jung-Hüttl: Eisige Welten. Im Kosmos der Minusgrade. München 1996.
Christine Reinke-Kunze: Die Packeiswaffel. Von Gletschern, Schnee und Speiseeis. Basel 1996).
Wolf-Dieter Blümel: Physische Geographie der Polargebiete. Stuttgart 1999.