10 Dinge, die du nicht über Eis wusstest

Eis ist Wasser in seiner festen Form, aber es ist auch wichtig für unseren Planeten. Die Klimaforscher Anne Britt Sandø und Vidar Lien vom Norwegischen Institut für Meeresforschung enthüllen einige der Geheimnisse des Eises

Warum gibt es Eis auf der Erde? "Weil die Temperaturen unter null Grad Celsius fallen, auch ein Grund, warum es auf Merkur und Venus kein Eis gibt", sagt Lien. "Und weil wir Wasser haben", fügt Sandø hinzu. "Es gibt Planeten und Monde mit Trockeneis, gefrorenem Kohlendioxid, und auf Triton, dem größten Mond im Planetensystem des Neptun, gefriert der Stickstoff wegen der Temperaturen weit unter minus 200 Grad Celsius. Wir haben Wasser in seinen festen, flüssigen und gasförmigen Formen", sagt Lien.

Es gibt zwei Arten von Eis auf der Erde: Das Landeis besteht aus Süßwasser, das Meereis aus Salzwasser. Im Inneren des Meereises ist das Salz zu Taschen mit sehr hohem Salzgehalt verdichtet. Irgendwann beginnen diese Taschen zu schmelzen, und die Sole bildet kleine Kanäle im Eis, bevor sie schließlich aus dem Eis herausfließt. Dadurch wird das Meereis immer frischer. Neues Meereis kann einen Salzgehalt von über zwei Prozent haben, während er im Meerwasser normalerweise bei 3-3,5 Prozent liegt. "Der Salzgehalt des alten Meereises beträgt weniger als ein Prozent", sagt Lien.

Das Salz bewirkt, dass sich Meerwasser anders verhält als Süßwasser. "Als Faustregel gilt, dass Meerwasser normalerweise bei etwa minus 1,8 Grad Celsius gefriert, während die meisten Menschen wissen, dass Süßwasser bei null Grad gefriert", sagt Sandø. In der Antarktis gibt es jedoch Meerwasser bei minus 2,2 Grad unter dem Schelfeis, also dem Teil des Eises, der ins Meer ragt. "Dort, wo das Eis das Meer erreicht, befindet sich das Meerwasser Hunderte von Metern unter dem Meeresspiegel zwischen dem Eis und dem Meeresboden, und es gefriert erst, wenn es kälter als minus zwei Grad Celsius ist", sagt Lien. Ein weiterer Unterschied zwischen Süß- und Meerwasser ist das Gewicht. Oder genauer gesagt, wie sich die Temperatur auf sein Gewicht auswirkt. "Während Süßwasser bei plus vier Grad Celsius am schwersten ist, wird Meerwasser immer schwerer, je näher es dem Gefrierpunkt kommt. Während also in einem See die Temperatur am Boden vier Grad und an der Oberfläche null Grad betragen kann, ist das kälteste Meerwasser auf dem Meeresgrund", sagt Lien.

Ungefähr zehn Prozent der Landoberfläche und etwa sieben Prozent der Weltmeere sind mit Eis bedeckt, sagen Klimaforscher. Es überrascht nicht, dass die Antarktis und die Arktis die eisreichsten Gebiete sind, aber sie sind nicht nur geografisch gesehen polare Gegensätze. "Die Antarktis ist ein großer Kontinent, der vom Meer umgeben ist, während die Arktis ein großer Ozean ist, der von Kontinenten umgeben ist", sagt Lien. Das bedeutet, dass der südlichste Kontinent der Welt eine enorme Menge an Eis an Land und Meereis im Winter hat. "Das Meereis breitet sich von der Küste aus und bedeckt schließlich riesige Flächen, über zehn Millionen Quadratkilometer Eis gefrieren im Winter und schmelzen im Sommer", sagt Lien. In der Arktis überlebt das Meereis oft den Sommer und wird mehrere Jahre alt, bevor es schmilzt. "Aber dieses immerwährende Eis, wie wir es nennen, wird immer jünger und dünner, und immer mehr davon schmilzt", sagt Sandø.

Der südlichste Kontinent der Erde hat eine zusätzliche "Isolierschicht", die ihn kalt hält. "Die Antarktis hat Meeresströmungen und Winde, die den Kontinent umkreisen, was bedeutet, dass sie ziemlich isoliert ist, was sie kalt hält", sagt Lien. Dies ist einer der Gründe, warum das älteste Eis in der Antarktis zu finden ist. Hier gibt es auch das dickste und sich am langsamsten bewegende Eis. "Das Eis am Fuße des antarktischen Eisschildes ist etwa eine Million Jahre alt, wobei der älteste dort gewonnene Eiskern 800.000 Jahre alt ist, während das älteste Eis in Grönland etwa 100.000 Jahre alt ist", sagt Lien.

Was Gletscher und Eiskappen wachsen lässt, ist Schnee. Aber die Antarktis ist sehr trocken, mit wenig Schnee. "Es kommt also nicht viel an der Spitze des Eisschildes hinzu, während Grönland mehr Schnee bekommt", sagt Lien. Klimaforscher nutzen die tiefen Eisschilde der Antarktis und Grönlands, um das Klima der Vergangenheit zu verstehen. Durch Tiefbohrungen können sie Eis erreichen, das vor Hunderten, Tausenden und Millionen von Jahren als Schnee gefallen ist. Durch die Analyse dieses Eises können Wissenschaftler lernen, wie das Klima war und wie es sich verändert hat.

Im Laufe der Erdgeschichte gab es große Unterschiede im Klima - und in der Menge des Eises. "Vor ein paar hundert Millionen Jahren gab es die so genannte 'Schneeball-Erde', als der ganze Planet mit Eis bedeckt war, es war also kalt zu dieser Zeit", sagt Lien. Der Planet hatte auch einige eisfreie Zeiten. "In diesen Zeiten war es so heiß, dass die Eiskappen schmolzen, denn die Antarktis war nicht immer dort, wo sie heute ist", erklärt er. Die Antarktis lag früher weiter nördlich. "In diesen Zeiten war es so warm, dass das Meerwasser an den Polen nicht gefrieren konnte", sagt Lien.

Eis hat einen großen Einfluss auf unser Klima, erklären die beiden Wissenschaftler. "Das schmelzende Eis bildet das schwere Wasser, das Teil des Motors ist, der die größten Meeresströmungen der Welt antreibt", sagt Lien. Meerwasser, das salziger und kälter ist, ist auch schwerer. Wenn kaltes, salziges Wasser aus dem Meereis in der Arktis gepresst wird, sinkt es zu Boden. Außerdem kühlt sich das salzige Wasser des Golfstroms ab, wenn es die Arktis erreicht. Infolgedessen sinken sowohl das Wasser aus dem Golfstrom als auch das geschmolzene Eis auf den Meeresboden und kehren in den Atlantischen Ozean zurück. Das nennt man thermohaline Zirkulation (Ozeanförderband).

Eis spielt eine weitere wichtige Rolle für das Klima, da es Sonnenlicht reflektieren kann. "Wenn ich ein schwarzes T-Shirt trage, absorbiert es das gesamte Sonnenlicht und wird an einem warmen Sommertag unglaublich heiß und ungemütlich", sagt Lien. Ein weißes T-Shirt oder weißes Eis hingegen reflektiert den größten Teil der Hitze. Eis reflektiert 90 Prozent des Sonnenlichts, während das Meer nur zehn Prozent davon zurückwirft. "Das bedeutet, dass sich die Ozeane im Sommer viel stärker erwärmen, wenn das Eis verschwindet", sagt Sandø. Im Winter wirkt das Eis wie eine Isolierschicht, so dass die Ozeane nicht so viel Wärme verlieren. In der Arktis kann der Wärmeverlust ohne Eis bei Temperaturen von minus 30 und bei stürmischem Wetter enorm sein.

In Diskussionen über die globale Erwärmung wird oft erwähnt, dass der Meeresspiegel um sieben Meter steigen wird, wenn das Eis auf Grönland schmilzt. Dieser Meeresspiegelanstieg wird jedoch nicht gleichmäßig über die ganze Welt verteilt sein. Ironischerweise wird das Schmelzen des grönländischen Eisschildes zu einem weiteren Anstieg des Meeresspiegels in der südlichen Hemisphäre führen. "Das liegt daran, dass das Eis Wasser anzieht, so wie der Mond Wasser anzieht", sagt Sandø. Alle Massen üben Schwerkraft aus, aber der grönländische Eisschild ist so groß, dass er einen spürbaren Beitrag leistet. Er zieht das Meerwasser in Richtung Nordatlantik und Grönland. Wenn das Eis auf Grönland verschwindet, geht diese Anziehungskraft verloren. "Wenn also das Eis auf Grönland verschwindet, wird das Wasser auf der Nordhalbkugel nicht mehr so stark nach Grönland gezogen wie heute." Im Prinzip wird das Schmelzwasser von der anderen großen Anziehungskraft angezogen, die das Eis in der Antarktis ausübt, sofern es nicht geschmolzen ist", sagt Sandø. "Das Eis in Grönland wird Tausende von Jahren brauchen, um mit der derzeitigen Geschwindigkeit zu schmelzen, und in der Antarktis wird es noch länger dauern", sagt Lien.

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