Bis zum aperen Ende

Alexander von Humboldt gehörte zu den ersten Forschern, die Gletscher als Phänomene der Hochgebirgswelt beschrieben¹. Seine Schilderungen beschränkten sich jedoch im Wesentlichen auf den (damaligen) Status quo: Die Idee der Veränderlichkeit von Gletschern und Klima war zu Humboldts Zeit noch nicht wissenschaftlich anerkannt, mündliche Überlieferungen dazu galten als Aberglaube. Vor der Darwin’schen Revolution war undenkbar, dass die Schöpfung der Welt nach sieben Tagen noch keinen endgültigen Abschluss gefunden haben sollte.

Bis etwa ins Jahr 1870, also noch zwanzig Jahre nach ihrem letzten Hochstand, waren die Gletscher eine reale Bedrohung für die hoch gelegenen Alpentäler. Der Vorstoß des Eises in bewirtschaftete Gebiete oder der teils verheerende Ausbruch von Gletscherseen ist unter anderem in Volkssagen überliefert, welche mystische Erklärungen für die von der „Kleinen Eiszeit“ ausgelösten Naturkata strophen boten. Ab dem späten 18. Jahrhundert kam es dann zu systematischen Beobachtungen und in der Folge zu ersten wissenschaftlichen Untersuchungen von Gletscheränderungen². Das bezeugen die ersten Detailkarten von Gletschern, die aus dieser Zeit stammen, und konkrete Beschreibungen wie etwa in den „Nachrichten von den Eisbergen im Tyrol“³. Darin beschreibt der Jesuit Joseph Walcher, der an der Universität Wien Mechanik lehrte, das Abnehmen und Zunehmen der Gletscher in Abhängigkeit von der Witterung; allerdings beruht seine Erkenntnis auf historischen Überlieferungen und nicht auf „harten“ Messdaten.

An einigen gefährlichen Gletschern ist aus der Kleinen Eiszeit ein Gletscherwachdienst überliefert, der die Entwicklungen beobachtete, auch durch Messungen, und im Ernstfall die Bevölkerung warnen konnte. Dieses Motiv lag ebenso den ersten organisierten Messungen des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins DuÖAV am Ende des 19. Jahrhunderts zugrunde⁴. Gletscheränderungen sind mittlerweile von der World Meteorological Organization (WMO) zu essentiellen Klimavariablen (ECVs) gekürt worden. Ihre Erfassung ermöglicht es, sowohl das heutige Klima als auch dessen Änderungsraten nicht nur mit den letzten Jahrzehnten und Jahrhunderten, sondern sogar mit den letzten Jahrtausenden zu vergleichen⁵.

Vom Speziellen zum Allgemeinen

Die sogenannte Klimanormalperiode, über die gemessen werden muss, um den Ist-Zustand zu erheben, umfasst 30 Jahre – fast ein Arbeitsleben. Der Gletscher aber zeigt uns das Klima der letzten Jahrtausende an: Datierbare Moränen verweisen auf die Hochstände der Gletscher, vergangene Massenbilanzen sind in den einzelnen Schichten der Eisbohrkerne gespeichert und vom Gletscher überfahrene Bäume und Moore erlauben die Datierung warmer Epochen. Instrumentelle Messungen des Klimas haben in den Alpen um 1770 begonnen, und die Anzahl der Messstellen ist selbst heute noch geringer als die Anzahl der Gletscher⁶. Nun verfügt das Klimasystem über sehr viele Parameter, und diese können ganz unterschiedliche Werte annehmen. Jede Messreihe zu einem dieser Parameter, etwa zur Lufttemperatur, muss über lange Zeit fortgeführt werden, um zufällige Schwankungen von systematischen Änderungen unterscheiden zu können. Und alle diese Messungen beziehen sich naturgemäß auf bestimmte Orte. Wie kommt man von diesem Fleckerlteppich an Einzelergebnissen zum Gesamtbild?

Da Gletscher, wie Menschen, aufgrund ihrer individuellen Geschichte und Disposition sehr unterschiedlich auf Reize reagieren können, ist es nicht trivial, die einzelnen Messungen so zu koordinieren, dass sie einen sicheren Schluss vom Speziellen auf das Allgemeine ermöglichen. Gleichzeitig muss man das Spezielle gut genug verstehen, um zu wissen, ob und wofür die Messung überhaupt brauchbar ist. In seinem Aufruf zur „Gletscheraufsicht“ schrieb der DuÖAV anno 1893:

„Es muss überhaupt festgestellt werden, ob einzelne Gletschergebiete der Ostalpen nicht bereits in die Vorrückungsbewegung eingetreten sind, ohne dass dies bisher bekannt geworden ist. Die ersten Stadien solcher Bewegungen sind sehr unscheinbar und das Vorterrain der Gletscher mit seinen wüsten Moränenwällen und Schuttflächen im Einzelnen so wenig charakterisirt, dass eine seltene Localkenntniss erforderlich ist, um kleine Veränderungen in der Längenausdehnung der Gletscher von einem Jahre zum andern ohne Messungen sicher zu erkennen. Schon sind, wie im Vorjahre festgestellt worden ist, einige Gletscher der Ortlergruppe im Vorrücken begriffen-, wer weiss, in wie weit dieselbe Tendenz auch sonst in den Ostalpen bereits um sich gegriffen hat. Das Ziel, welches hier zu erstreben ist, kann nicht durch Aussendung und Unterstützung einzelner Fachmänner erreicht werden, sondern nur durch das Zusammenwirken einer grossen Anzahl von Mitgliedern, durch die Sectionsleitungen und endlich durch die Verwendung der Führer.“

Auch wenn das Repertoire der Methoden heute deutlich größer ist als zu Beginn der Messungen, ist nach wie vor Localkenntniss erforderlich, zusätzlich ein globales Messnetz mit vielen Beteiligten. Beides verknüpft das in der Schweiz angesiedelte World Glacier Monitoring Service (WGMS), das zum einen die Messungen aus den verschiedenen Ländern koordiniert und sammelt, zum anderen die Daten archiviert und weiterleitet⁷. Die Messungen selbst werden zum Teil heute noch ehrenamtlich geleistet – von Menschen, die vor Ort leben und dadurch Änderungen besser erfassen können als jemand, der nur alle paar Jahre für wenige Stunden „vorbeischaut“. Für andere Messreihen zeichnen staatliche Einrichtungen, öffentliche Organisationen und Forschungsinstitutionen verantwortlich.

Andere Gletscher, andere Messtechnik

Neben den Naturgefahren gab es in den letzten Jahrzehnten auch andere Beweggründe, Gletscher zu erforschen. Um nach dem Zweiten Weltkrieg die Wasserkraft ausbauen zu können, musste man den Wasserhaushalt jener Gletscher erheben, die für die Energiegewinnung in Frage kamen. Das erforderte zusätzlich zu den traditionellen Längenmessungen eine neue Messmethode, die Massenbilanzmessung, bei der im Zehrgebiet mithilfe ins Eis gebohrter Holzstangen die Schmelze und im Nährgebiet in Schneeschächten die Rücklage zur Bildung neuen Eises gemessen wird. Diese Methode wurde auch nach der Erfindung der Pumpspeicherkraftwerke, die die Abhängigkeit von der aktuellen Wasserspende der Gletscher reduzierten, beibehalten. Nun dient sie zur Erfassung des Klimawandels, der gerade in den Zeitreihen der Massenbilanz auf drastische Weise sichtbar wird. Waren in einem durchschnittlichen Jahr des 19. oder 20. Jahrhunderts die Gletscher zum Ende der Schmelzsaison noch zu zwei Dritteln mit Schnee bedeckt – und also wesentlich mehr Schneeschächte als Schmelzpegel für die Messungen nötig –, finden sich seit etwa 2003 kaum mehr Flächen mit Schneerücklagen. Die Gletscher des 21. Jahrhunderts sind fast gänzlich mit Schmelzpegeln bestückt und diese zeigen auch die zunehmende Dauer (und damit auch Menge) der Schmelze an. Allerdings gerät die Methode mittlerweile an ihre Grenzen: Da die Gletscher immer kleiner werden, sind Messwerte, die sich auf die Gesamtflächen beziehen, nicht mehr vergleichbar. Trotz einem Mehr an Schmelze an den einzelnen Pegeln sinkt der Gesamtverlust, weil die früher besonders schmelzaktiven Flächen längst aper sind. Der Schutt, der sich in den letzten Jahren zum Leidwesen der Bergsteigerinnen und Bergsteiger an der Oberfläche der Gletscherzungen gesammelt hat, behindert deren Begehung und sorgt für Steinschlag. Ab einer Dicke von 20 Zentimetern verringert der Schutt aber durch die Isolation des Eises vor der Sonnenstrahlung auch den Eisverlust. In einem schuttbedeckten Gletscher kann man keine Ablationspegel mehr montieren: Auch wenn man kurzfristig blankes Eis findet, schlägt der Steinschlag die Holzstange bald ab; ebenso hilft die Verwendung von Stahlseilen nicht weiter, da die Schmelze durch die Verteilung des Schuttes gesteuert wird und so der lokale Messwert keine Aussagekraft für eine größere Fläche hat. Zudem bilden sich unter der dünnen und damit leichter werdenden Eisdecke immer öfter Hohlräume. Dadurch kommt es auch an der Gletscherbasis zur Schmelze. Diese kann durchaus in derselben Größenordnung liegen wie jene an der Oberfläche – also bei mehreren Metern pro Jahr und zehn bis 20 Zentimetern pro Tag –, ist aber mangels Zugänglichkeit nur sehr schwer zu messen. Bedingt durch die dargestellten starken Veränderungen der Gletscher steigt auch der Aufwand für die Messungen: Sie müssen in immer kürzeren Intervallen durchgeführt werden, um Schritt halten zu können.

Massenbilanzmessungen werden darüber hinaus auch für den Naturschutz als wichtige gesellschaftliche Strömung des 20. und 21. Jahrhunderts herangezogen. Gletscherflächen und teils auch die Umgebung der Gletscher sind in österreichischen Bundes- und Landesgesetzen geschützt⁸, ihre Beeinträchtigung ist untersagt. Zum einen muss also festgestellt werden, wo der Gletscher beginnt und endet, zum anderen, ob ein bestimmtes Vorhaben eine Beeinträchtigung darstellt – was oft mittels Massenbilanzmessung geschieht: Ein eingereichtes Vorhaben kann nur genehmigt werden, wenn es die Gletscherschmelze nicht verstärkt. Überdies werden auch wasserrechtliche Aspekte des Vorhabens und der Einfluss auf das Landschaftsbild beurteilt.

Das Messnetz in den Alpen

Das WGMS verzeichnet Massenbilanzmessungen an 76 Alpengletschern, 57 davon werden aktuell betrieben⁹. Die längsten Messreihen findet man an Rhonegletscher (seit 1884), Claridenfirn (1914) und Silvrettagletscher (1918) in der Schweiz, am französischen Sarennes-Gletscher (1948) sowie an Stubacher-Sonnblick-Kees (1948), Kesselwandferner und Hintereisferner (beide 1952) in Österreich. Über diese Gletscher hat man also einen detaillierten Überblick. Eine aussagekräftige Übersicht über die Gesamtzahl der etwa 4400 Alpengletscher mit einer Fläche von über 1800 Quadratkilometern¹⁰ bekommt man dadurch natürlich nicht. An immerhin 700 Alpengletschern wurden Messungen der Längenänderung durchgeführt, 392 davon werden noch heute regelmäßig gemessen – und bei diesen ist seit 2005 ausnahmslos ein Nettorückgang zu verzeichnen. Die Längenmessungen funktionieren übrigens auch heute noch, wie 1893 beschrieben, „durch einen Vorgang, den man Gletschermarkirung nennen konnte. Es würde das darin bestehen, dass in der Nähe der Gletscherzunge eine Reihe von 3, 4 oder mehr Punkten, am besten wohl grössere auffallende Felsblöcke auf Moränenwällen, oder anstehende Platten mit rother Farbe recht sichtlich markirt (etwa mit Buchstaben ABC u. s. w. bezeichnet) und dann mit einer Messschnur die kürzesten Entfernungen von diesen Punkten zum Eis abgemessen werden. Damit nicht jede kleine Vorwärtsbewegung die Marke zerstört, wird sich empfehlen, die Punkte etwa 30 Meter vom Eise entfernt zu wählen. Sollten sie durch die Gletscherbewegung entweder in eine zu grosse oder zu geringe Entfernung vom Eise gerathen, müssen sie eben verlegt werden. Alljährlich wäre die Nachmessung, wenn nicht am selben Tage, doch wenigstens in derselben Woche des Jahres, am besten wohl anfangs September vorzunehmen. Die einlaufenden Berichte wären an den Central-Ausschuss einzusenden …“

Könnten moderne Technologien wie GPS, Photogrammetrie oder Satellitenfernerkundung diese archaisch anmutende Methode nicht ersetzen? Nun, will man die Änderung der Gletscher messen und nicht die Änderung der Methode oder der Beobachter, funktioniert das nur, wenn man die Methode belässt und die Beobachter entsprechend schult. Und so mutet das Werk der „Gletscheraufsicht“ etwas langweilig und wenig spektakulär an:

„Wenn Mancher vielleicht enttäuscht sein sollte, weil er hier kein keckes Wagniss geschildert, ein Problem alpinen Sports gelöst findet, so möge er bedenken, dass man der Natur die Geheimnisse nicht in offenem Ansturm, sondern durch stetige Ausdauer unter Benützung aller Deckungen abringt. Mehr noch als es in diesen Bildern hervortreten kann, ist der Erfolg einer wissenschaftlichen Unternehmung dieser Art von weiser Schonung der Kräfte, von Geduld beim Abwarten des günstigsten Momentes, bei endloser Wiederholung mechanischer Griffe, von der Bequemlichkeit der Unterkunft, vom guten Wetter, kurz, von einer Keine von Dingen abhängig, die dem sieggewohnten Recken im Kampfe mit der widerstrebenden Natur nothwendig philiströs erscheinen müssen.“

Sind die Gletscher noch dieselben?

Die Gletscher verändern sich derzeit so stark und so rasch, dass die Vergleichbarkeit der Messwerte und damit das Zusammenstellen homogener Messreihen trotz identischer Methode schwierig ist. Wo in den ersten Jahren der Messungen die großen Gletscherzungen lagen, befinden sich längst Blumen, Gräser und Seen. Die nunmehr weit in die Höhe gerückten Eisränder werden von wesentlich kleineren und nicht mehr zusammenhängenden Firnfeldern gespeist. Teilweise ist der Eiszufluss von oben schon unterbrochen. Während unter günstigeren Bedingungen ein Teil des schmelzenden Eises durch von oben nachfließendes Eis ersetzt wird, geht die Fließgeschwindigkeit an den heutigen Gletscherzungen gegen null¹¹; dort setzt ein Zerfall ein, bei dem sich die Änderungen nicht mehr nur an den Eisrändern zeigen, sondern auf der gesamten Fläche. Auch bei der Erfassung der Geschwindigkeitsänderung, die ein wichtiger Indikator für den Zustand eines Gletschers ist, profitieren wir von den frühen Gletschervermessern. Diese erfassten Fließgeschwindigkeiten von über 100 Metern pro Jahr, indem sie markierte und geodätisch eingemessene Steine in einer Linie auslegten und nach einem Jahr wieder vermaßen. Aus der Positionsbestimmung ergibt sich das Ausmaß der Gletscherbewegung. Diese ist in der Mitte des Gletschers am stärksten und nimmt gegen den Rand hin ab. An der Pasterze (Glocknergruppe) und am Hintereisferner (Ötztaler Alpen) werden auch heute noch solche Steinlinien eingemessen. Am Kesselwandferner (Ötztaler Alpen) gibt es Messpegel, die auch die Aufzeichnung vertikaler Geschwindigkeitskomponenten erlauben.

Durch die geringe Eiszufuhr führen die derzeit hohen Schmelzraten zu starken Eisdickenverlusten. Die Ausdünnung der Gletscherzungen tut das Ihre: Durch die nun schon 20 Jahre andauernde starke Schmelze sind die früher oft über 100 Meter dicken Gletscherzungen so dünn geworden, dass sie sich in wenigen Jahren völlig auflösen können¹². Diese Änderungen sind spektakulär anzusehen, aber sehr schwierig zu quantifizieren. Schon allein das Feststellen des Gletscherrandes kann in dieser Phase sehr mühsam sein. Aus Luftbildern lässt sich das oft sehr dunkle und schuttbedeckte Eis nur schwer vom umgebenden Moränenmaterial unterscheiden, Drohnenflüge sind zudem aufwändig, auf Satellitenbildern mit etwa zehn Metern Pixelgröße ist die Gletschergrenze oft nicht eindeutig zu sehen. Mit dem GPS den Rand abzugehen und die Gletscherfläche quasi „schrittweise“ aufzunehmen, ist in dem instabilen und kleinteilig strukturierten Untergrund oft schwer möglich. Neuere Methoden wie die Laserscanmessung, die in einem bildgebenden Verfahren die Messung von Dickenänderungen millimetergenau ermöglicht, erlauben die Unterscheidung zwischen Eis, das immer noch schmilzt und daher Höhenänderungen verursacht, und dem umgebenden eisfreien Gelände.

Was alle diese Messmethoden nicht lösen können, ist freilich die Grundsatzfrage: Was ist ein Gletscher? Sind diese nicht über mehrere Jahre oder Jahrzehnte existenzfähigen, vergänglichen Eisreste überhaupt noch als Gletscher zu werten? Oder haben sich hier neue, vorübergehende Strukturen gebildet, für die wir noch keine Namen haben und die auch andere Eigenschaften besitzen als Blockgletscher und Permafrost? Relikte solcher zerfallenden Gletscher kennen wir aus der Eiszeitforschung. Bestimmte Landschaftsformen, wie etwa Hügel oder Toteislöcher, entstehen in den zerfallenden Eisfeldern, wo Eis durch Schutt begraben wurde und sich immer wieder Trichter und Löcher bildeten, deren Hinterlassenschaften Jahrtausende später vom Zerfall zeugen.

Bildvergleich und Fotografie

„Bei einem so veränderlichen Körper wie ein[em] Gletscher sind charakteristische Aufnahmen historische Documente von grossem Werth, und unsere Zeitschrift hat schon zweimal solche ältere Aufnahmen reproducirt, die Ansicht des Suldenferners im Jahre 1818 und des Schlatengletschers von 1855. Es wäre daher eine der Hauptaufgaben des wissenschaftlichen Archivs, das unser Verein anzulegen beschlossen hat, alle Aufnahmen von Gletschern der Ostalpen zu sammeln.“

Von diesen Sammlungen, wie sie die „Gletscheraufsicht“ 1893 empfahl, profitiert die Klimaforschung heute noch. Der Bildvergleich gibt uns Einsicht in Veränderungen, die sich durch keine quantitative Messung erschließen, wie etwa die Änderung der Firnbedeckung, der Spaltenzonen und der Vegetation im Gletschervorfeld.

„Kann jede Gletscher-Photographie in Zukunft den Werth eines wichtigen geschichtlichen Documentes erlangen, so wird dieser Rang ihr auf jeden Fall gesichert, wenn die Aufnahmen systematisch in bestimmten Zeiträumen von demselben Punkte aus wiederholt werden (…).“

Von allen Methoden, den Ist-Zustand festzuhalten, hat die Fotografie den Vorteil, dass man nicht im Vorhinein definieren muss, welche Änderung genau man messen will. Man kann ganz einfach die Unterschiede im Nachhinein ermitteln und aus den Vergleichsbildern sogar Berechnungen anstellen – etwa hinsichtlich der Änderung der Fläche oder der Eisdicke. Friedrich Simony, der erste Professor für Physische Geographie in Österreich, verhalf der wissenschaftlichen Fotografie im Hochgebirge in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zum Durchbruch¹³. Während Simony die „Naturtreue“ im wissenschaftlichen Kontext betont, ist natürlich auch das Bild von seiner Interpretation durch die Beobachter bestimmt. Für uns ist das fotografische Abbild der Wirklichkeit ein Alleskönner, weil es sowohl Daten als auch Emotionen, Erinnerungen und vieles mehr transportieren kann und im besten Fall nicht nur wissenschaftlichen, sondern auch ästhetischen Wert hat.

Gerade am Gletscher ist es aber alles andere als trivial, gute und aussagekräftige Bilder zu machen, die festhalten, was sich dem geschulten Auge zeigt. Die Wahl des richtigen Zeitpunkts, des Standorts sowie der richtigen Beleuchtung und Bewölkung ist nach wie vor eine Kunst, die Zeit und Können verlangt. Friedrich Simony trieb diese schon meditative Praxis auf die Spitze. Die „wunderbare Klarheit“ seiner Aufnahmen machte und macht die Aussage seiner Bilder auch für Laien verständlich – und ihren Urheber zu einem der ersten Vermittler zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Die heutigen bildgebenden Verfahren der Fernerkundung, insbesondere die Kombination aus hochpräzisen Oberflächenmodellen, Wiederholungsaufnahmen im sichtbaren Spektrum, Wärmebildaufnahmen und Zeitrafferaufnahmen, fügen den frühen Fotografien neue Dimensionen hinzu, welche von der Erfassung der Strukturen im – früher verborgenen – Untergrund durch Radar, Seismik oder ERT (Electrical Resistivity Tomography) ergänzt werden. So kann man heute Prozesse mitverfolgen und in theoretische Modelle überführen, um etwa nachzuvollziehen, wo im Gletscher welche Temperaturen herrschen, wie die Schichtung des Eises verläuft und wo sich Wasserläufe und Hohlräume befinden.

Was bleibt, ist der Wandel

Große Bedeutung kommt dem Bildvergleich in der Klimaforschung nicht zuletzt beim Kommunizieren der Ergebnisse zu: Nur wenn für alle auf unserem Globus der Klimawandel und seine Folgen unmittelbar und im wahrsten Sinn des Wortes sichtbar sind, kann ein Konsens zu Klimaschutzzielen, wie sie etwa die Climate Action der Agenda 2030 der Vereinten Nationen formuliert, gefunden werden. Erst die gesellschaftliche Dimension macht den Klimawandel, den die schmelzenden Gletscher anzeigen, zur Klimakrise. Denn die Natur kennt Änderungen, aber keine Krisen. Aus den bisherigen Daten wissen wir, dass das Verschwinden von Gletschern ab einer gewissen Ausdünnung des Eises rasch vor sich geht, und in den derzeitigen Modellen dürften einige dieser sich beschleunigenden Prozesse noch nicht exakt abgebildet sein. Es ist daher wichtig, diesen Zerfallsprozess möglichst gut zu beobachten. Neu gebildete Seen an Stelle der ehemaligen Gletscherzungen, Toteisreste und freiliegender Schutt machen das gerade erst eisfrei gewordene Gebiet auch zu einem sehr dynamischen System, das wir erst kennenlernen müssen, um Gefahren abschätzen zu können. Positiv wirkt sich die Vegetation aus, die sehr rasch die neuen Flächen erobert¹⁴. Schon finden wir an den ausgeaperten Jochen Blumen und Gräser und nahe den Gletscherrändern Büsche und Bäume. Deren Wurzeln stabilisieren den Untergrund und tragen zum neuen Landschaftsbild bei. An Stellen, wo das Eis abgeschmolzen ist, werden Ablationspegel durch Messstellen der Artenzusammensetzung und Bodenbedeckung ersetzt. Jedes Ende ist so der Anfang von etwas Neuem.