Der Grönländische Eisschild schmilzt möglicherweise wesentlich schneller als gedacht. Messungen einer internationalen Forschungsgruppe zeigen, dass der Jakobshavn-Gletscher im Westen der Insel an seiner Unterseite ähnlich schnell Wasser verliert wie an der Oberfläche. Demnach hatte der Gletscherboden 2014 im Spätsommer und Herbst eine durchschnittliche Schmelzrate von 14 Millimeter Eis pro Tag. Das sei etwa 100-mal mehr als in Schätzungen angenommen, schreibt ein Team um Poul Christoffersen von der englischen University of Cambridge in den „Proceedings“ der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften („PNAS“).

Der Grönländische Eisschild - nach der Antarktis die zweitgrößte Eismasse weltweit - ist derzeit die Hauptursache für den Anstieg des Meeresspiegels. Jeden Sommer entstehen auf seiner Oberseite durch hohe Temperaturen und intensive Sonneneinstrahlung Tausende von Seen und Strömen aus Schmelzwasser. Die Forscher um Christoffersen maßen 2014 am Jakobshavn-Gletschers mit einem Radio-Echolot-Instrument die Veränderungen an der Unterseite des Eises von Anfang August bis Anfang Dezember.

Der Gletscher - auch Store Glacier genannt - ist einer der bedeutendsten, zum Meer fließenden Auslassgletscher der Insel. Die Messstelle liegt rund 30 Kilometer landeinwärts von der Abbruchkante am Meer entfernt, das Eis ist dort gut 600 Meter dick.

Temperatur deutlich über dem Gefrierpunkt

Im Sommer 2014 betrug die durchschnittliche tägliche Schmelzrate am Gletscherboden etwa 20 Millimeter, im späten Herbst die Hälfte davon. Einen Spitzenwert registrierten die Forscher am 18. August 2014 mit 57 Millimetern. Messungen an einem Bohrloch ergaben, dass das Wasser am Gletscherboden eine Temperatur von 0,88 Grad Celsius hatte. Das lag auffällig deutlich - um etwa 1,5 Grad - über dem Gefrierpunkt, den die Forscher angesichts der Druckverhältnisse unter dem Eispanzer mit –0,4 Grad angeben.

Diese Differenz könnten weder die entstehende Reibungswärme, wenn sich der Gletscher über den Felsen schiebt, noch die Erdwärme, der Wärmegehalt des Wassers oder sonstige Wärmequellen auch nur annähernd erklären, heißt es. Schließlich berechnete das Team die Energie, die frei wird, wenn das an der Oberfläche geschmolzene Wasser Hunderte Meter tief durch Gletscherspalten fällt und unten aufprallt.

„Im Wasser, das sich an der Oberfläche bildet, ist viel potenzielle Energie gespeichert, und wenn es fällt, muss die Energie irgendwo hin“, betont Christoffersen in einer Mitteilung seiner Universität. Diese Art der Energie macht sich der Mensch etwa bei Wasserkraftwerken zunutze, wenn aus der Höhe fallendes Wasser Turbinen antreibt. Am Gletscherboden könne solche Energie die Temperatur deutlich steigern, schreibt das Team.

Energiemenge könnte sich noch verdoppeln oder gar verdreifachen

In Spitzenzeiten fließen den Forschern zufolge pro Tag etwa 80 Millionen Kubikmeter Schmelzwasser zum Grund des Jakobshavn-Gletschers. Dies entspreche theoretisch einer Energieleistung von mehr als acht Gigawatt, berechnen sie. Aus einer vergleichbaren Wassermenge generiert das weltweit größte Wasserwerk an der Drei-Schluchten-Talsperre in China demnach eine Nutzenergie von gerade einmal 0,7 Gigawatt.

Die Forscher gehen davon aus, dass der größte Teil der Energie des fallenden Schmelzwassers als Wärme ins Eis abgeführt wird. „Die durch das fallende Wasser erzeugte Wärme schmelzt das Eis von unten nach oben“, sagt Christoffersen. „Die von uns gemeldete Schmelzrate ist völlig beispiellos.“ Durch den Klimawandel, so der Forscher, könne sich die Energiemenge noch verdoppeln oder gar verdreifachen - mit entsprechenden Auswirkungen auf den Meeresspiegel-Anstieg.

Wasser wirkt unter dem Gletschereis wie ein Gleitmittel

Das vermehrte Schmelzwasser könne einen zweiten, bereits bekannten Effekt verstärken, mahnt das Team. Demnach wirkt Wasser unter einem Gletscher wie ein Gleitmittel, so dass Auslassgletscher schneller zum Meer fließen. Das beschleunige den Anstieg des Meeresspiegels zusätzlich.

Torsten Albrecht vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ist überrascht von der Schmelzrate an der Basis des Gletschers. „In der Theorie ist dieser Energieeintrag an die Gletscherbasis seit den 1970er Jahren bekannt, aber bisher wurde er eher für einen Nebeneffekt gehalten“, sagt der Experte für Eisdynamik, der nicht an der Studie beteiligt war. Er nimmt an, dass die Messwerte auch auf die speziellen Bedingungen an der Messstelle zurückgehen könnten. An anderen Stellen des Grönländischen Eisschildes könnte es anders aussehen.

„Wir müssen die Energiebilanz an der Unterseite des Eises wesentlich stärker in die Eismodelle einbeziehen“, sagt Angelika Humbert vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven. Mehr Schmelzwasser im Gletscherbett müsse jedoch nicht unbedingt eine schnellere Gletscherbewegung bedeuten. Große Wassermengen könnten auch Kanäle bilden, die das Wasser schnell zum Meer abführten. Dieses Wasser stehe dann nicht unbedingt als Gleitmittel zur Verfügung, erläutert sie.