115'000 Jahre Eiszeit in zwei Minuten

Vor rund 115'000 Jahren begann die letzte Kaltzeit der Erdgeschichte ¨C und damit eine wechselvolle Zeit, in der Gletscher aus den Alpen wiederholt ins Mittelland vorstiessen, sich zur¨¹ckzogen und wieder ausdehnten. Dabei hobelten die gewaltigen Eisstr?me T?ler wie das Rhonetal aus und schoben das Gesteinsmaterial ¨C von feinem Sediment bis zu mehreren tausend Tonnen schweren Felsbl?cken ¨C mit sich mit. Dieses ?Geschiebe?, abgelagert als sogenannte Mor?nen, formt heute das h¨¹gelige und gr¨¹ne Alpenvorland. Die tonnenschweren Bl?cke, als Findlinge bekannt, sind verstreut im Mittelland, in Alpent?lern oder im Jura zu finden.

Gletscherentwicklung simuliert

Doch obwohl Naturforscher und Wissenschaftler die Geschichte der Eiszeitgletscher der Alpen seit nahezu 300 Jahren erforschen, ist es ihnen bis heute nicht gelungen, eindeutig zu kl?ren, welche Klimaentwicklungen zu den grossr?umigen Vergletscherungen f¨¹hrten, was die Ausdehnung der Gletscher kontrollierte, wie dick ihr Eispanzer gewesen ist, wie h?ufig sich die Eisschilde ausdehnten und wieder zur¨¹ckzogen und was die Ursache daf¨¹r war, dass sich das Eis je nach Alpenregion unterschiedlich stark ausdehnte.

Um dies alles besser zu verstehen, simulierte Julien Seguinot von der Versuchsanstalt Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der ETH Z¨¹rich zusammen mit Forscherkollegen auf dem CSCS-Supercomputer ?Piz Daint? die Gletscherentwicklung w?hrend der vergangenen 120'000 Jahre in den Alpen. Die Studie ist k¨¹rzlich in der Fachzeitschrift ?The Cryosphere? erschienen.

F¨¹r die Simulationen der Gletscherentwicklung und der Ausbreitung des Eises nutzten sie ein spezielles Modell (Parallel Ice Sheet Model (PISM)), das sie mit Daten der anf?nglichen Topographie von Gebirgen und Gletschern f¨¹tterten, der physikalischen Eigenschaften von Gestein und Gletscher, teilweise basierend auf Beobachtungen aus der Antarktis und Gr?nland, und Daten des W?rmefluss¡¯ im Erdinneren sowie der klimatischen Bedingungen. Die Grundlagen f¨¹r letzteres lieferten unter anderem aktuelle Wetterdaten kombiniert mit Pal?o-Klimadaten aus Sediment- und Eisbohrkernen der vergangenen 120'000 Jahre.

Mehr Vorst?sse als angenommen

Die Wissenschaftler f¨¹hrten die Simulationen mit drei unterschiedlichen Pal?o-Klimadatens?tzen sowie zwei verschiedenen Niederschlagsszenarien durch.

Nur einer der Klimadatens?tze lieferte Resultate, die mit den geologischen Belegen ¨¹bereinstimmen, welche die Gletscher in Gestein und Sediment hinterlassen haben. Das Ergebnis dieser Simulation zeigt, dass sich die Gletscher der Alpen ?fter ausbreiteten und wieder zur¨¹ckzogen als bisher angenommen. Lange Zeit gingen Glaziologen von mindestens vier Vorst?ssen aus. Diese niedrige Zahl wurde seit den 1980er-Jahren jedoch mehrfach infrage gestellt. Die Simulation zeigt nun, dass sich einige Alpengletscher in den vergangenen 120'000 Jahren bis zu mehr als zehn Mal ausbreiteten und wieder zur¨¹ckzogen.

Gem?ss dem Modell dehnten sich die Gletscher vor rund 25'000 Jahren am st?rksten aus und drangen bis ins Alpenvorland vor: In der Schweiz bis etwa nach Bern, Z¨¹rich und in den Bodenseeraum bis nach Schaffhausen, im angrenzenden Deutschland fast bis nach M¨¹nchen. Die Kaltzeit ging dann im Laufe von einigen Tausend Jahren allm?hlich in die heutige Warmzeit ¨¹ber ¨C auch das ist im Video ersichtlich. Kalt- und Warmzeiten wechseln sich in einem Eiszeitalter ab. Grunds?tzlich befindet sich die Erde momentan in einem Eiszeitalter. Das ist immer der Fall, wenn mindestens einer der Pole von Eis bedeckt ist.

Untersch?tzte Eism?chtigkeit

Aus einer detaillierten Analyse einer weiteren Simulation, die die Vergletscherung der vergangenen 120'000 Jahre bis auf einen Kilometer aufl?st, zogen die Forscher den Schluss, dass das Eis w?hrend dem H?chststand der Vereisung viel dicker gewesen sein muss als bis anhin vermutet: Im oberen Rhonetal beispielsweise bis zu 800 Meter dicker.

Die Forscher r?umen Unsicherheiten in den Ergebnissen ein, verursacht durch die vereinfachte Beschreibung der Prozesse zwischen Gletscher und Gletscherbett sowie der Klimabedingungen. F¨¹r Seguinot lag die Schwierigkeit bei der Simulation jedoch vor allem in der Interpretation der vorhandenen Daten: Karten von Gletscherspuren wie Mor?nen, Findlingen und der Richtung des Eisflusses, die ¨¹ber die vergangenen 300 Jahren gesammelt wurden. ?Computermodelle wie PISM auf Supercomputern wie ¡®Piz Daint¡¯ zu berechnen, erm?glicht uns die Rekonstruktion der Vergletscherungsgeschichte in einer nie dagewesenen Aufl?sung?, sagt Seguinot. Um solche Resultate zu validieren, br?uchte es aber mehr systematisch in digitalen Karten und ¨¹ber Landes- und Sprachgrenzen hinweg erfasste Daten.

Simone Ulmer ist Redaktorin Wissenschaft und Technologie am externe Seite CSCS, wo dieser Artikel zuerst publiziert wurde.