16.11.2022

Die Gletscher-Saga

Von Judith Curry

Foto: Tobias Klenze via Wikicommons / CC BY-SA 1.0

Man sollte das Verschwinden von Gletschern nicht vorschnell ankündigen, wenn man wenig von Gletscherbildung und Klimawandel versteht.

Der Verlust der Gletscher im Glacier National Park ist eine der sichtbarsten Manifestationen des Klimawandels in den USA. Überall im Park wurden Schilder aufgestellt, die verkündeten, dass die Gletscher bis 2020 verschwunden sein würden. Im Jahr 2017 hat der Park damit begonnen, diese Schilder abzubauen. Was war geschehen, abgesehen von der offensichtlichen Tatsache, dass die Gletscher bis 2020 nicht verschwunden waren?

Die Gletscher von Montana sind nicht nur ein wichtiges Symbol für die globale Erwärmung (z. B. in Al Gores „Unbequemer Wahrheit“), sondern auch ein wichtiges politisches Symbol für progressive Politiker in Montana. Kürzlich hat mich Reilly Neill, eine (Art) Politikerin in Montana, auf Twitter angegriffen. Sie schrieb: „Ja, wir verstehen. Alles, was Du auf Twitter über das Klima sagst, ist von möglichen Profiten für Dich und Deine Firma getrieben. Komm und schau Dir die Gletscher in Montana an und rede mit einigen echten Wissenschaftlern, falls Du je die eigene Gier überwinden kannst.“

Nun, zufällig habe ich einige Analysen der Gletscher und des Klimas von Montana in meinem Archiv; vielleicht kann ich Reilly (und den „echten Wissenschaftlern von Montana") helfen zu verstehen, was hier vor sich geht.

Variabilität der Gletscher im Glacier National Park

Die Gesamtfläche des Glacier National Park, die von Gletschern bedeckt ist, schrumpfte laut US Geological Survey zwischen 1850 und 2015 um 70 Prozent. Das Schmelzen begann am Ende der Kleinen Eiszeit (um 1850), als nach Ansicht der Wissenschaftler 146 Gletscher die Region bedeckten, während es 2019 nur noch 26 waren.

Die ersten Erhebungen der Gletscher im Glacier National Park begannen in den 1880er Jahren, wobei der Schwerpunkt auf den beiden größten Gletschern - Grinnell und Sperry - lag. Eine 2017 vom U.S. Geological Survey (USGS, Wissenschaftsbehörde des US Innenministeriums) herausgegebene Publikation mit dem Titel Status of Glaciers in Glacier National Park enthält eine Tabelle mit der flächenmäßigen Ausdehnung der genannten Gletscher im Glacier National Park seit der Kleinen Eiszeit (LIA) mit Markierungen bei LIA, 1966, 1998, 2005 und 2015. Die Analyse dieser Daten zeigt:

• einen Verlust von ~50% von LIA bis 1966 (~115 Jahre) mit einem durchschnittlichen Verlust von ~4,5% pro Jahrzehnt
• einen zusätzlichen Verlust von ~12 % von 1966-98 (32 Jahre) mit einem durchschnittlichen Verlust von ~3,7 % pro Jahrzehnt
• einen zusätzlichen Verlust von ~4,75% von 1998-2015 (17 Jahre), was einem durchschnittlichen Verlust von ~2,8% pro Jahrzehnt entspricht.

Ein Großteil des Gletscherverlustes fand vor 1966 statt, als die durch fossile Brennstoffe verursachte Erwärmung minimal war. Die prozentuale Rate des Gletscherschwunds in dieser frühen Periode überstieg die im 21. Jahrhundert Ich vermute, dass ein Großteil dieser Schmelze in den 1930er Jahren stattfand (siehe unten).

„Ein Großteil des Gletscherverlustes fand vor 1966 statt, als die durch fossile Brennstoffe verursachte Erwärmung minimal war."

Blickt man viel weiter zurück, so war der Glacier National Park vor 11.000 Jahren praktisch eisfrei. Gletscher gibt es innerhalb der Grenzen des heutigen Glacier National Park seit etwa 6.500 Jahren. Diese Gletscher variierten in ihrer Größe und folgten den klimatischen Schwankungen, erreichten aber erst am Ende der Kleinen Eiszeit um 1850 ihre heutige maximale Größe. Eine 80-jährige Periode (~1770-1840) mit kühlen, feuchten Sommern und überdurchschnittlichen Schneefällen im Winter führte zu einem schnellen Wachstum der Gletscher kurz vor dem Ende der Kleinen Eiszeit. Der jüngste Verlust an Gletschermasse muss also im Lichte der Tatsache verstanden werden, dass die Gletscher im 19. Jahrhundert ihre größte Masse der letzten 11.000 Jahre erreichten.

Der USGS hat seine Gletscherstatistik seit 2015 nicht mehr aktualisiert (man muss sich fragen, warum, angesichts der erwarteten enormen Verluste). Während der Verlust zwischen 1998 und 2015 im Vergleich zu früheren Jahrzehnten abgenommen hat, scheint es, dass der Eisverlust seit 2008 tatsächlich zum Stillstand gekommen ist oder sich leicht umgekehrt hat. Dieser Stillstand veranlasste den Glacier National Park 2017 dazu, die Schilder zu entfernen, auf denen stand, dass die Gletscher bis 2020 verschwinden würden.

Was ist hier also los?

Die flächenmäßige Ausdehnung und die Massenbilanz der Gletscher hängen vom Zusammenspiel zwischen der Schneeakkumulation während der kalten Jahreszeit und der Gletscherschmelze im Sommer ab. Es gibt keinen prima facie Grund dafür, dass eine langsame Erwärmung der durchschnittlichen jährlichen Oberflächentemperaturen zu einem Nettoverlust an Gletscherfläche/Masse führen wird. Es gibt starke zwischenjährliche und multidekadische Schwankungen in der Schneemenge, und in manchen Situationen können wärmere Wintertemperaturen mit mehr Schneefall verbunden sein. Die sommerliche Schmelzsaison ist recht kurz. Der Zeitpunkt des wetterbedingten jahreszeitlichen Übergangs von Schnee zu Niederschlag ist ein entscheidender Faktor für den Beginn der Schmelzsaison und damit für ihre Dauer. Im Sommer können die Tageszeit und die Gesamtmenge der Bewölkung einen großen Unterschied bei der Schmelzmenge ausmachen. Und schließlich kann der mit der Luftverschmutzung verbundene Ruß das Abschmelzen der Gletscher erheblich beschleunigen; dies ist ein großes Problem für die Gletscher des Hindukusch-Himalaya, aber ich sehe keinen Hinweis auf Ruß im Zusammenhang mit dem Glacier National Park.

Es wird Sie nicht überraschen zu erfahren, dass ENSO, die Pazifische Dekaden-Oszillation (PDO) und die Atlantische Multidekaden-Oszillation (AMO) die atmosphärischen Zirkulationsmuster beeinflussen, die sich sowohl auf die Schneeakkumulation in der kalten Jahreszeit als auch auf die sommerliche Schmelze auswirken (für einen Überblick siehe hier).

Betrachten wir zunächst den Schnee. Während des Zeitraums der instrumentellen Schneemessungen in Montana seit 1955 ist die Schneedecke im April in Montana im Zeitraum 1955-2015 insgesamt zurückgegangen. Seit 2016 haben die meisten der letzten 7 Jahre jedoch eine normale bis überdurchschnittliche Frühjahrsschneedecke in Montana gezeigt (Abbildung). Dieses Verhalten spiegelt die variable Natur des Klimas sowohl auf saisonaler als auch auf dekadischer Ebene wider.

Um das Verständnis für das Verhalten der Schneedecke in der Vergangenheit zu erweitern, wurden Paläoklimaaufzeichnungen entwickelt, die den modernen Datenbestand ergänzen. Zu diesen Aufzeichnungen gehören Seesediment- und Baumringdaten. Eine wichtige Studie, die sich auf den amerikanischen Westen konzentriert, wurde 2011 veröffentlicht und liefert einen Datensatz über 500 Jahre. Diese Länge der Aufzeichnungen zeigt Klimaschwankungen auf Jahrhundert-Skalen, darunter Merkmale wie die Kleine Eiszeit. Die Studie zeigte auch kurzfristigere klimatische Merkmale, die unterschiedliche Anomalien zwischen den nördlichen und südlichen Rocky Mountains aufweisen. Von besonderer Bedeutung ist, dass in der Studie eine Schneedürre in den 1930er Jahren in der Greater Yellowstone Region (Montana) festgestellt wurde, die den niedrigen Werten gegen Ende des 20. Jahrhunderts ähnelt. (Abbildung)

Betrachten wir nun die Temperaturen im Sommer. Die hier gezeigten Durchschnittswerte (Abbildung) für den Bundesstaat Montana stammen aus der NOAA State Climate Summary for Montana (2022). Während die beiden Jahrzehnte des 21. Jahrhunderts insgesamt die wärmsten für Montana seit 1900 waren, gab es keinen Trend bei den extremen Sommertemperaturen. Die wärmsten Sommertemperaturen in Montana gab es in den 1930er Jahren.

Die Zahl der sehr heißen Tage (≥35 Grad Celsius) und warmen Nächte (≥21 Grad Celsius) war in den 1930er Jahren am höchsten. (Abbildung) Überrascht es da, dass der Gletscherrückgang in den 1930er Jahren besonders stark war?

Die kalten Winter in Montana

Der "Gier"-Teil von Reilly Neills Twitter-Tirade scheint etwas mit fossilen Brennstoffen zu tun zu haben. Wenn es jemals einen Ort gibt, an dem man mit fossilen Brennstoffen (oder Atomkraft) warmgehalten werden möchte, dann ist es Montana im Winter. Montana ist einer der kältesten Bundesstaaten der USA. Besonders besorgniserregend sind winterliche "arktische Ausbrüche", die in jedem Winter mehrmals mit unterschiedlicher Stärke und Dauer auftreten. "Arktische Ausbrüche" bringen selbst im Zeitalter der globalen Erwärmung regelmäßig außergewöhnlich kalte Temperaturen in weite Teile der kontinentalen USA.

(Eine wenig bekannte biografische Tatsache von Judith Curry ist, dass arktische Kaltluftausbrüche und die Bildung von Antizyklonen mit kaltem Kern das Thema meiner Doktorarbeit waren). [Link] [Link]

Im Februar und März 2019 kam es in Montana zu einem außergewöhnlichen Kälteausbruch, ähnlich wie in den Jahren 2014 und 2017. Im Februar 2019 lagen die durchschnittlichen Temperaturabweichungen in Montana gut 15 Grad Celsius unter dem Normalwert, wobei Great Falls im Mittelpunkt der Kälte stand. Die Temperaturen stiegen an 11 Tagen nicht über minus 18 Grad Celsius und fielen in 24 Nächten auf minus 18 Grad oder darunter. Während die Kälte im Februar aufgrund ihrer Hartnäckigkeit bemerkenswert war, sorgte der anschließende Zustrom arktischer Luft Anfang März 2019 für die kältesten Temperaturen. Fast zwei Dutzend offizielle Stationen in Montana brachen monatliche Rekorde, mit einer Rekordtiefsttemperatur von minus 43 Grad Celsius im März.

Ich kann mir gar nicht vorstellen, wie es wäre, unter solch kalten Bedingungen ohne Strom und Heizung zu sein. Abgesehen davon, dass man frieren und sich warmhalten müsste, wären auch die Wasserleitungen eingefroren; es gäbe nicht nur kein Trinkwasser, sondern auch massive Sachschäden, sobald die Leitungen auftauen.

Glücklicherweise verfügt Montana über ein zuverlässiges Stromversorgungssystem, das zu etwa 50 Prozent aus erneuerbaren Energieträgern (vor allem Wasserkraft) besteht, während der Rest aus Kohle erzeugt wird. Es gibt aber in Montana eine nicht unerhebliche Anzahl von Menschen, die 100 Prozent erneuerbare Energie anstreben (Wasser, Wind, Sonne).

Abgesehen von der außergewöhnlichen Nachfrage nach Heizenergie für Privathaushalte während solcher arktischen Ausbrüche, ist die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in solchen Zeiten leider auf ein Minimum beschränkt. Die Solar- und Wasserkraftkapazitäten in Montana sind im Winter am geringsten. Während die Winterwinde im Allgemeinen stark sind, werden die arktischen Kaltluftausbrüche von großen Hochdruckgebieten begleitet, die als Antizyklone mit kaltem Kern bezeichnet werden.

Während arktische Ausbrüche im Allgemeinen die nördlichen Great Plains am stärksten treffen, kann die räumliche Ausdehnung dieser Ausbrüche sehr groß sein. Der Kälteausbruch im Februar 2021 betraf nicht nur Montana, sondern erstreckte sich über die Hälfte der USA und reichte bis nach Texas, wo es zu massiven Stromausfällen kam, die zahlreiche Menschenleben kosteten. Die große horizontale Ausdehnung dieser Hochdrucksysteme zeigt, dass die Fernübertragung von überschüssiger Energie von einem anderen Ort aus nicht viel nützen kann, wenn ein Großteil des Kontinents ebenfalls unter kalten Temperaturen und niedrigen Winden leidet. Die lange Dauer dieser Ereignisse macht die Batteriespeicherung in hohem Maße unpraktikabel. Die Optionen sind daher Kernkraft, Gas und Kohle.

„Wenn man die natürlichen Schwankungen erst einmal verstanden hat, ist man nicht mehr so anfällig dafür, alles der durch fossile Brennstoffe verursachten Erwärmung zuzuschreiben und naive Vorhersagen für die Zukunft zu treffen.“

Fazit

Nichts ist einfach, wenn es darum geht, die Ursachen der Auswirkungen des Klimawandels zu verstehen. Der Schlüssel zum Verständnis liegt in der Betrachtung der längsten verfügbaren Datenaufzeichnungen und dem Versuch, die Ursachen der historischen und prähistorischen Variabilität zu interpretieren. Wenn man die natürlichen Schwankungen erst einmal verstanden hat, ist man nicht mehr so anfällig dafür, alles der durch fossile Brennstoffe verursachten Erwärmung zuzuschreiben und naive Vorhersagen für die Zukunft zu treffen. Und wenn man erst einmal die Wettervariabilität und -extreme verstanden hat, wird man nicht mehr so begeistert von erneuerbaren Energien sein.

Ich hoffe, dass diese kleine Darstellung Reilly Neill und den echten Wissenschaftlern in Montana hilft, die Ursachen für die jüngsten Schwankungen der Gletscher in Montana zu verstehen.