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Lexikon der Geographie: Gletschereis

Gletschereis, Eis der Kryosphäre (Chionosphäre), das innerhalb des Klimasystems und im globalen und regionalen Wasserkreislauf eine große Rolle spielt. In den geomorphologischen Prozesssystemen ist neben dem Gletschereis auch das periglaziale Grundeis ein wesentlicher Faktor. Reines Eis besitzt eine theoretische Dichte von 0,917 g/cm3. Bei Gletschereis geht man aufgrund geringer Einschlüsse von Luft und Fremdmaterial von einer Dichte von annähernd 0,9 g/cm3 aus. Im Vergleich zu Schnee und Firn liegt das Porenvolumen annähernd bei Null und bisweilen vorhandene Poren besitzen, im Gegensatz zu Firn, keine Verbindung untereinander. Eis ist praktisch wasserundurchlässig (Diffusion ist vernachlässigbar gering). Es entsteht über das Zwischenprodukt Firn aus Schnee. Dessen filigrane Kristalle werden vor allem durch Windwirkung und Schmelz- bzw. Wiedergefrierprozesse im Prozess der Schneemetamorphose zu körnigem Firn umgewandelt. Die Firnkristalle werden durch Wachstum größerer Kristalle auf Kosten kleinerer und durch Gefrieren von Schmelzwasser innerhalb der Firnschicht (Aufeis) zu Eis umgeformt. Je nach den klimatischen Rahmenbedingungen dauert die Umformung von Schnee bzw. Firn zu Eis zwischen 5 Jahren (an temperierten Hochgebirgsgletschern in maritimen Klimaregionen) und einigen hundert Jahren (an hochkontinentalen polaren Gletschern; Gletschertypen). Ist der Firn annähernd luftfrei, besitzt er eine Dichte von mehr als 0,8 g/cm3 und sind die noch vorhandenen Poren ohne Verbindung zueinander, vollzieht sich die Umwandlung zu Gletschereis und der Trend zur Vergrößerung der vorhandenen Eiskristalle dauert an. Je nach Klima- und Gletschertyp liegt der Übergang von Firn zu Eis in mehreren Metern bis über hundert Metern Tiefe unter der Gletscheroberfläche. Bei einer Temperatur von 0°C hat Eis eine Härte von 1,5. Bei sinkender Temperatur (bis -70°C) nehmen Härte und Sprödigkeit ab. Daher sind Gletscherspalten an polaren Gletschern mit kaltem Eis tiefer als an temperierten Gletschern. Besitzt Eis eine Temperatur am Druckschmelzpunkt, spricht man von warmem Eis, liegt sie darunter, bezeichnet man dies als kaltes Eis. Der Schmelzpunkt des Eises nimmt um 0,0073°C/gPA ab, sodass es eine Funktion der Eistemperatur (abhängig von den klimatischen Bedingungen bei Schneefall und Schneemetamorphose) und Eismächtigkeit (Druck) ist, ob und wo sich in einem Gletscher warmes oder kaltes Eis befindet und wie die Verhältnisse an der Gletscherbasis sind. Eis reagiert pseudoplastisch auf Druckerhöhung. Die eigentlich trigonalen Eiskristalle sind in hexagonalen Ringen angeordnet, also polykristallin. Diese Ringstrukturen sind in parallelen Lagen angeordnet, was für die Deformation der Eiskristalle und die Gletscherbewegung von Bedeutung ist. Die pseudoplastische Deformation beschreibt das "Fließgesetz von Glen", wobei die Deformationsgeschwindigkeit schneller als der Anstieg der Krafteinwirkung auf die Eiskristalle ansteigt. Daher können Gletscher auf steilen Tal- und Gipfelflanken nur begrenzte Mächtigkeiten erreichen und die Eisgeschwindigkeit ist von der Eismächtigkeit abhängig. Gletschereis ohne Fremdeinschlüsse ist in dünnen Lagen farblos, erscheint in mächtigeren Lagen in Abhängigkeit vom Gehalt an Luftblasen weißlich (luftreicher) bis blau (luftärmer; Blaueis).

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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