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Thema des Tages
Ausgegeben vom Deutschen Wetterdienst. Neueste Meldung oben

"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





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