Bewegte Steine - Geschwindigkeit des Eises
Gletscherbewegung erfolgt im wesentlichen durch plastisches Fließen und durch Sohlgleitung, auch basales Gleiten genannt.
Die Fließbewegung eines Gletschers ergibt sich aus kurzzeitigen Verschiebungen an den Korngrenzen zahlreicher mikroskopisch kleiner Eiskristalle. Im Gletschereis sind die Sauerstoffatome – als Bestandteil des H2O-Kristallgitters - in bestimmten Ebenen angeordnet. Ab einer Mächtigkeit der Eismasse von etwa 20-30m ermöglicht der Auflastdruck:
- eine Rotation der Eiskristalle, bis alle Sauerstoff-Ebenen gleich orientiert sind
- das Wachstum großer Eiskristalle auf Kosten kleinerer
- das bevorzugte Wachstum von Eiskristallen, welche günstiger zur Druckrichtung liegen
- die Veränderung der Form der Eiskristalle (Schmelzen und Wiedergefrieren)
- internes Gleiten zwischen einzelnen, gleich orientierten Eiskristallen
Die Geschwindigkeit dieser internen Deformation nimmt von der Basis zur Oberfläche bzw. von den Rändern zur Hauptströmungslinie zu. Diese innere Verformung wird auch als plastisches Fließen bezeichnet.
Die sogenannten kalten Gletscher, deren Basistemperaturen nie über 0° C liegen, sind ein Beispiel für die Bewegung nur durch plastisches Fließen. Dies trifft in der Regel für grönländische Gletscher zu.
Voraussetzung für Sohlgleitung oder basales Gleiten ist die Bildung von Wasser an der Grenzfläche von Untergrund zu Eis. Für das Ausmaß der Fließgeschwindigkeit spielen auch wassergefüllte Hohlräume eine große Rolle.
Durch das Eigengewicht des Gletschers steigt an dessen Basis der Schmelzpunkt des Eises um etwa 0,06° C pro 100m. Diese auflastbedingte Schmelztemperatur wird Druckschmelzpunkt genannt; er liegt bei 2500m Eismächtigkeit bei +1,6° C.
Die Temperatur des Gletschereises an der Oberfläche und im Inneren ist sehr unterschiedlich. Sie wird vorwiegend von der auf die Oberfläche einwirkende Lufttemperatur und Strahlung bestimmt. Außerdem wird sie vom Wärmestrom der Erde und von der Reibungswärme infolge der Eisbewegung beeinflusst. Die Oberflächentemperatur, gemessen im Bohrloch im Firn in 10m Tiefe, beträgt bei Gletschern in den Alpen -5 bis -10° C, in der Antarktis bis -57° C.
Der Erdwärmestrom führt zu Schmelzen von jährlich 6mm Eis beim Druckschmelzpunkt. Eine ähnliche Menge an Eis wird durch Reibungswärme geschmolzen, sofern sich der Gletscher um 20m/Jahr bewegt. Basales Gleiten ist nur an der Basis eines warmen Gletschers möglich.
Die Fließgeschwindigkeiten in Eisschilden ergeben für den mittleren Teil der fließenden Eismasse Werte von 15-40m/Jahr, für die Randbereiche jedoch höhere Werte zwischen 100 bis maximal 600m/Jahr. Die mittlere Vorstoßgeschwindigkeit der fließenden Eismassen der letzten Eiszeit (Weichsel – sie erreichte unser Gebiet nicht) lag zwischen 75 und 150m/Jahr. Die Eismassen der für die Wedemark relevanten Saaleeiszeit bewegten sich aufgrund ihrer größeren Mächtigkeit schneller, etwa um 100m/Jahr Das bedeutet, dass „unser” Eis 1000m in 10 Jahren zurücklegte oder anders gesagt, die von Skandinavien zurückgelegte Wegstrecke von 500 bis 1300 km brauchte 5000 bis 13000 Jahre.
Der schnellste Gletscher der Welt, der Jakobshavn Isbrae auf Grönland, hat zwischen 1997 und 2003 seine Fließgeschwindigkeit verdoppelt, er erreichte Rekordwerte von 12600 Metern/Jahr. Während die Gletscher bis vor 50 Jahren noch stetig in die Länge wuchsen, kehrte sich diese Entwicklung in der darauffolgenden Zeit mit zunehmender Geschwindigkeit um – von Ausnahmen abgesehen.