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Kalben (Glaziologie)

Als Kalben wird das Abbrechen größerer Eismassen von im Meer oder Binnengewässern endenden Gletschern bezeichnet.[1] Viele Definitionen des Begriffs beziehen auch Fälle ein, bei denen der Gletscher nicht im Wasser endet, aber das Eis in ähnlicher Weise mit nahezu senkrechter Bruchfläche vom Gletscher abbricht.[2] In den meisten Fällen findet der Vorgang jedoch bei im Wasser endenden Gletschern statt.[3] Dabei kann der Gletscher am Gletscherende auf dem Grund des Gewässers stehen oder auf diesem schwimmen. Typischerweise endet der Gletscher dabei in Form eines wenige Dutzend Meter hohen Eiskliffs, die Höhe kann aber auch bis zu 80 Meter betragen. In Binnengewässer kalbende Gletscher gibt es in nahezu allen vergletscherten Gebirgen der Welt, ins Meer kalbende Gletscher – sogenannte Gezeitengletscher – treten allerdings nur in höheren Breiten als 45° auf.[4] Der in dieser Hinsicht mit Abstand am meisten erforschte Gletscher ist der Columbia-Gletscher in Alaska.

Die abgebrochenen Blöcke werden zu Eisbergen. Dieser Prozess ist für einen Großteil des Massenverlusts des Inlandeises verantwortlich – über 90 Prozent der Ablation in der Antarktis und etwa die Hälfte in Grönland werden dadurch verursacht.[3] Durch das Kalben verliert ein Gletscher deutlich größere Eismengen pro Zeiteinheit als dies durch Schmelzvorgänge der Fall wäre, besonders deutlich wird dies bei sich vom Schelfeis ablösenden großen Tafeleisbergen. Aus diesem Grund ist das Verständnis dieses Prozesses für Voraussagen zur Entwicklung der Kryosphäre in Verbindung mit dem Klimawandel und der Prognose des Meeresspiegelanstiegs von entscheidender Bedeutung.[4]

Inhaltsverzeichnis

Ursachen und relevante Faktoren


Grundlegend für den Prozess des Kalbens ist, dass der Gletscher sich längst der Fließrichtung am Gletscherende streckt, da der Fließwiderstand durch Erreichen des Gewässers nachlässt. Durch die Längsstreckung selbst brechen weitere Spalten auf, zudem wird die destabilisierende Wirkung der aus dem höher gelegenen Verlauf des Gletschers „mitgebrachten“ Spalten auch durch die dünner gewordene Eisdecke verstärkt.[3]

Darüber hinaus wird das Kalben durch zahlreiche Faktoren beeinflusst, die wichtigsten sind folgende:

Modellierungsansätze für den Kalbungsprozess


Da der Prozess des Kalbens für einen Großteil des Massenverlusts insbesondere des Schelfeises, des Inlandeises und vieler Gletscher verantwortlich ist, spielt es eine entscheidende Rolle bei Prognosen, die die Kryosphäre und den Meeresspiegelanstieg betreffen. Dabei scheint dieser Prozess nicht nur vom Klima abzuhängen, sondern eine gewisse Eigendynamik zu beinhalten, wobei es Indizien gibt, dass eine Klimaveränderung eine „Initialzündung“ darstellen und sich somit überproportional auswirken kann. Die Modellierung des Prozesses wird durch die zahllosen relevanten Faktoren erschwert und zudem auch dadurch, dass einige bislang nicht befriedigend gelöste andere glaziologische Probleme ebenfalls eine Rolle spielen, wie beispielsweise Voraussagen im Bereich der Übergangszone zwischen aufliegendem und schwimmendem Eis. Eine der Kernfragen bei der Modellierung ist, ob das Kalben von der Gletscherdynamik beeinflusst wird, also ob eine höhere Fließgeschwindigkeit eine höhere Kalbungsgeschwindigkeit verursacht, oder ob es umgekehrt ist, das heißt, eine erhöhte Fließgeschwindigkeit die Folge höherer Kalbungsverluste ist. Bei bisherigen Forschungen wurden beide Ansätze vorgeschlagen, bezeichnenderweise erfolgte dies sogar auf Basis der Daten desselben Gletschers, des Columbia-Gletschers, was Verzwicktheit des Problems unterstreicht. Es scheint somit, als müsste ein noch zu entwickelndes, umfassendes Modell auch die Gletscherdynamik einbeziehen.[7]

Für isolierte Fragestellungen wurden bereits einige einfachere Formeln vorgeschlagen. Eine wesentliche Größe ist die Kalbungsgeschwindigkeit (Calving rate), die üblicherweise als Differenz der Fließgeschwindigkeit am Gletscherende {\displaystyle (V_{T})} und der Längenänderung {\displaystyle (\Delta l)} pro Zeiteinheit {\displaystyle (\Delta t)} definiert wird.[11]

{\displaystyle V_{K}=V_{T}-{\frac {\Delta l}{\Delta t}}}

Wenn das Gletscherende ortsfest ist, entspricht also die Kalbungsgeschwindigkeit der Fließgeschwindigkeit am Gletscherende.

Empirisch wurde ermittelt, dass sich die Kalbungsgeschwindigkeit nahezu proportional zur Wassertiefe {\displaystyle (H_{W})} verhält, wenn die anderen Einflussfaktoren in ähnlichen Bereichen liegen.[4] Bei Analyse von 22 Gezeitengletschern in Alaska, Grönland und Spitzbergen wurde folgende Näherungsformel für die Kalbungsgeschwindigkeit (in Meter pro Jahr) entwickelt:[11]

{\displaystyle V_{K}=70+8,33H_{W}}

Da sich in Süßwasser endende Gletscher gänzlich anders verhalten, wurde für diese analog auf Basis von 21 Gletschern eine separate Formel ermittelt:[11]

{\displaystyle V_{K}=17,4+2,3H_{W}}

Die Eisdicke {\displaystyle (H_{E})}, ab der ein Gletscher nicht mehr auf dem Boden aufliegt, sondern eine schwimmende Zunge ausbildet, kann auf folgende Weise in Abhängigkeit von der Wassertiefe {\displaystyle (H_{W})} abgeschätzt werden:[3]

{\displaystyle H_{E}<{\frac {\rho _{w}}{\rho _{e}}}H_{W}\approx 1,1H_{W}}

Dabei sind \rho _{w} und \rho _{e} die Dichten von Wasser bzw. Eis.

Literatur


Einzelnachweise


  1. Der Brockhaus. Wetter und Klima. Brockhaus, Leipzig/ Mannheim 2009, ISBN 978-3-7653-3381-1, S. 165.
  2. Klaus K. E. Neuendorf: Glossary of Geology. Springer, Berlin 2010, ISBN 978-3-642-06621-4, S. 93.
  3. a b c d e f Kurt M. Cuffey, W. S. B. Paterson: The Physics of Glaciers. 4. Auflage. Butterworth-Heinemnn, Burlington 2010, ISBN 978-0-12-369461-4, S. 121–124.
  4. a b c Charlese A. Warren: Calving Glaciers. In: Vijay P. Singh, Pratap Singh, Umesh K. Haritashya (Hrsg.): Encyclopedia of Snow, Ice and Glaciers. Springer, Dordrecht 2011, ISBN 978-90-481-2641-5, S. 105f.
  5. D. I. Benn u. a.: Calving processes and the dynamics of calving glaciers. 2007, S. 156–159.
  6. R. LeB Hooke: Principles of Glacier Mechanics. 2005, S. 31–34.
  7. a b D. I. Benn u. a.: Calving processes and the dynamics of calving glaciers. 2007, S. 144–147.
  8. D. I. Benn u. a.: Calving processes and the dynamics of calving glaciers. 2007, S. 154f.
  9. a b D. I. Benn u. a.: Calving processes and the dynamics of calving glaciers. 2007, S. 163–171.
  10. D. I. Benn u. a.: Calving processes and the dynamics of calving glaciers. 2007, S. 171–174.
  11. a b c D. I. Benn u. a.: Calving processes and the dynamics of calving glaciers. 2007, S. 147f.

Weblinks





Kategorien: Vergletscherung



Quelle: Wikipedia - https://de.wikipedia.org/wiki/Kalben (Glaziologie) (Autoren [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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