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"Warme" und "kalte" Gletscher

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 quasi 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. Auf der Abbildung unten (fotografiert von Steve Jurvetson, http://flickr.com/photos/jurvetson/29800121) sehen Sie einen zumindest in seinem Oberlauf im Bereich des grönländischen Inlandeises kalten "Talgletscher", der mit seiner mehrere Kilometer langen Zunge an der Südostküste Grönlands bei etwa 69,3° nördlicher Breite und 25,2° westlicher Länge in die Dänemarkstraße fließt. Die dunklen Bänder bestehen aus abgetragenem Geröll, das von den zusammenfließenden Gletscherströmen mitgeschleppt wurde ("Mittelmoränen"). Dipl.-Met. Thomas Ruppert Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 22.06.2017 Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Donnerstag: Höhepunkt der Hitzewelle und Unwetter

Während der Norden in der vergangen Nacht mit Tiefstwerten von zum Teil nur 6 Grad weit entfernt vom Hochsommer war, blieb die Thermometeranzeige in den südwestdeutschen Ballungsgebieten vereinzelt bei 20 Grad hängen. Man spricht dann von einer sogenannten Tropennacht. Diese großen Unterschiede wird es auch bei den heutigen Höchstwerten geben. Während in Teilen von Schleswig-Holstein kaum 20 Grad erreicht werden, bleibt die hohe Wärmebelastung im Süden und Südwesten bestehen. Spitzenwerte von über 35 Grad werden entlang der Flussniederungen vereinzelt überschritten. Der Höhepunkt der Hitzewelle wird am morgigen Donnerstag erreicht. Tief PAUL verstärkt auf seiner Vorderseite die Warmluftzufuhr nochmals, sodass abgesehen vom äußersten Norden die 30 Grad Marke vielerorts überschritten wird. Am heißesten wird es im Südwesten mit Spitzenwerten bis 38 Grad. Neben der steigenden Hitzebelastung verspricht der morgige Tag aber auch mit Blick auf die Gewitter ein sehr brisanter zu werden. Viele Signale deuten darauf hin, dass morgen abgesehen vom Süden eine Schwergewitterlage mit hohem Unwetterpotential bevorsteht, wenngleich es noch Unsicherheiten in der genauen Ausprägung und beim zeitlichen Ablauf gibt. Warum gehen wir von eine brisanten Gewitterlage aus? Für Gewitter braucht es im Wesentlichen drei verschiedene Zutaten. Zum einen ist eine hohe Luftfeuchte von Nöten. Eine bewährte Maßzahl dafür ist der Taupunkt. Sind diese hoch empfindet man die Luft als drückend und schwül. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Temperatur mit der Höhe rasch abnimmt. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer labil geschichteten Atmosphäre. Vor allem durch eine tagesgangbedingte Erwärmung der unteren Luftschichten, aber auch durch kältere Luftmassen in der mittleren Atmosphäre fördert man eine erhöhte Labilität. Nun fehlt noch Zutat Nummer 3 und das ist die Hebung. Die Luft kann gehoben werden, wenn beispielsweise eine Front auf den Vorhersageraum übergreift. Aber auch Prozesse in höheren Luftschichten und lokale Effekte wie Berge oder das Land-See-Wind System können zu Hebung führen. Im Vergleich zur Feuchte und Labilität ist dieser Parameter am komplexesten und schwierigsten zu erfassen. Alles läuft aber darauf hinaus, dass in den unteren Schichten ein Zusammenströmen der Luft vorhanden ist (Konvergenz). Da dieser ?Überschuss an Luft? ausgeglichen werden muss, bleibt nichts anderes übrig als Hebung. Wenn man nun weiß, wo in etwa Gewitter entstehen, interessiert man sich auch noch für ihre Stärke und die Begleiterscheinungen (Hagel, Regen, Wind). Um diese näher beurteilen zu können, braucht es ein entscheidendes Gewürz: Die vertikale Windscherung. Kurz gesagt, betrachtet man dafür, wie sich die Richtung und Stärke des Windes mit der Höhe verändert. Je größer die Unterschiede sind, desto höher ist die vertikale Windscherung. Die Scherung ist das Salz in der Gewittersuppe und entscheidet meist, ob eine ?normale? Gewitterlage oder eine Schwergewitterlage mit erhöhtem Schadenspotential bevorsteht. Und was passiert nun morgen? Die oben erläuterten Zutaten sind reichlich vorhanden. Hohe Labilität und viel Feuchte sorgen für ordentlich Energie in der Luft und auch am Gewürz Windscherung mangelt es nicht. Einzig die Zutat Hebung macht uns etwas Sorgen. Dabei ist gar nicht mal die Frage des Vorhandenseins ? Hebungsmechanismen stehen ohne Frage zur Verfügung. Die große Schwierigkeit besteht eher in der genauen Positionierung der Schwerpunkte und dem genauen zeitlichen Ablauf. Entsprechend ist eine genaue Festlegung - zeitlich wie räumlich - noch etwas schwierig. Fest steht aber: Im Norden und der Mitte sind morgen kräftige Gewitter mit Unwetterpotential zu erwarten, die mit einer ostwärtigen Verlagerung auch noch in der Nacht zum Freitag anhalten. Die genaue Ausprägung der Begleiterscheinungen sind dabei lokal sehr unterschiedlich - wie üblich bei Gewittern. Es muss in der Spitze mit großem Hagel (lokal >5 cm), schweren Sturmböen und orkanartigen Böen (um 100 km/h) sowie heftigem Starkregen gerechnet werden. Im Süden beschränken sich die Gewitter zumeist auf das Bergland und fallen wohl nicht ganz so heftig aus. Auch wenn es an den Details noch fehlt, muss am morgigen Donnerstag die zu erwartende (Un)wetterlage unbedingt genauer verfolgt werden! Fortlaufend wird es auch auf der Seite des Deutschen Wetterdienstes Aktualisierungen geben, sobald die Details klarer werden. Auch die Warnwetter-App des DWD kann dabei als Informationsquelle genutzt werden (http://www.dwd.de/DE/leistungen/warnwetterapp/warnwetterapp.html). Dipl.-Met. Marcus Beyer Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 21.06.2017 Copyright (c) Deutscher Wetterdienst