Eine Fundgrube alter Fotos könnte die Zukunft dieser arktischen Gletscher enthüllen

Die gewaltigen, ätherisch schönen Gletscher des norwegischen Archipels Spitzbergen nahe dem Nordpol tragen die Narben des Klimawandels mehr als fast jeder andere Ort auf der Erde.

In den letzten drei Jahrzehnten hat sich Spitzbergen doppelt so schnell erwärmt wie der Rest der Arktis und siebenmal so schnell wie der globale Durchschnitt. Dies führt dazu, dass die Gletscher der Inseln mit alarmierender Geschwindigkeit schmelzen, was Eisbären und andere Wildtiere bedroht und zum Anstieg des Meeresspiegels auf der ganzen Welt beiträgt.

Lange Zeit war es jedoch ein Rätselraten, vorherzusagen, wie schnell die zukünftige Erwärmung zum Rückzug des Eises führen könnte. In Svalbard und anderen Orten begannen die meisten Feldmessungen erst Mitte des 20. Jahrhunderts und Satellitenbeobachtungen noch später.

Jetzt helfen Fortschritte in der Computertechnik Wissenschaftlern dabei, altes Eis bis ins kleinste Detail wieder zum Leben zu erwecken. Anhand von Schwarz-Weiß-Fotos, die vor fast einem Jahrhundert bei Kartierungsexpeditionen aufgenommen wurden, erstellen sie dreidimensionale digitale Modelle, wie die Gletscher vor der modernen Aufzeichnung aussahen, und beleuchten, wie sie sich über einen längeren Zeitraum verändert haben.

Eine der bisher größten Rekonstruktionen dieser Art, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, weist auf eine beunruhigende Schlussfolgerung hin: Spitzbergens Gletscher könnten in diesem Jahrhundert doppelt so schnell dünner werden wie im letzten.

„Im Moment stützen sich unsere Vorhersagen über zukünftige Gletscherveränderungen nicht sehr auf all die Daten, die wir bereits aus den Ereignissen des letzten Jahrhunderts haben“, sagte Emily C. Geyman, Doktorandin am California Institute of Technology und Hauptautorin von die neue Studie. Eine tiefere historische Aufzeichnung ermöglicht es Wissenschaftlern zu testen, wie gut ihre Modelle von Gletscherveränderungen mit der Vergangenheit übereinstimmen, sagte Frau Geyman, bevor sie sie verwenden, um in die Zukunft zu blicken.

„Dies ist eine einzigartige Gelegenheit, etwas weiter in die Vergangenheit zu blicken“, sagte Ward JJ van Pelt, außerordentlicher Professor an der Universität Uppsala in Schweden, der zu der neuen Forschung beigetragen hat.

Die Rekonstruktion der Svalbard-Gletscher im Jahr 1936 durch das Team zeigt in beeindruckenden Details, wie stark einige der Eiskappen zwischen damals und 2010 geschrumpft sind. Die durchschnittliche Verlustrate betrug etwa 3,50 m pro Jahr.

Überall auf dem frostigen Dach des Planeten stellt die rasche Erwärmung Leben auf den Kopf und zerstört die weiten wilden Landschaften. In ihrer jüngsten jährlichen Bewertung der Arktis stellte die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration fest, dass das Schrumpfen des Meereises und der Schneedecke die Region im vergangenen Jahr weiter verändert haben. Einstürzende Gletscher haben Erdrutsche und Tsunamis verursacht. Das Auftauen von Permafrost oder dauerhaft gefrorenem Boden hat Häuser und die darauf errichtete Infrastruktur destabilisiert.

Svalbard liegt im Winter am Rand des arktischen Meereises, sagte Dr. van Pelt. Meereis reflektiert einen Großteil des auftreffenden Sonnenlichts, so dass, wenn das Eis verschwindet, mehr Sonnenenergie vom Ozean absorbiert wird und das Wasser erwärmt wird. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass sich Svalbard schneller erwärmt als der Rest der Welt.

Um die Vergangenheit der Inseln zu rekonstruieren, verwendeten Frau Geyman und ihre Co-Autoren einen Fundus von mehr als 5.500 Luftbildern, die 1936 und 1938 von einem norwegischen Kartierungsprojekt aufgenommen wurden. Die eisigen Bedingungen machten das Fliegen zu einer Herausforderung, und die Ausrüstung war einfach: a Zeiss-Kamera an einem Scout-Flugzeug montiert.

Dennoch fangen die Bilder, die dem Norwegischen Polarinstitut, einer staatlichen Forschungsgruppe, gehören und von ihm verwaltet werden, die Dramatik der Landschaft eindrucksvoll ein. „Ich war einfach verzaubert von den Fotos“, sagte Frau Geyman.

Um die verblichenen Negative in dreidimensionale digitale Modelle umzuwandeln, musste Frau Geyman ihrem Computer mitteilen, wie er die Bilder zu interpretieren hat. Dazu mussten auf verschiedenen Fotos Punkte ausgewählt werden, die dasselbe Merkmal in der Landschaft zeigen – zum Beispiel eine Gletscherspalte oder ein vom Schmelzwasser ins Eis geschnittener Kanal –, damit die Software die Bilder richtig zusammenfügen konnte.

Insgesamt hat sie fast 70.000 solcher Punkte auf den Fotos platziert. Es dauerte fast zwei Jahre. „Ich glaube, ich musste diese Brille tragen, glaube ich“, sagte sie und deutete auf ihr Gesicht, „weil ich so oft auf verpixelte Bilder auf meinem Bildschirm blinzelte.“

An manchen Stellen machte frischer weißer Schnee auf den Fotos es zu schwierig, das Gelände zu erkennen, also füllte sie die Lücken mit Schätzungen.

Nachdem sie über digitale Rekonstruktionen von mehr als 1.500 Gletschern auf Spitzbergen verfügten, verglichen Frau Geyman und ihre Co-Autoren diese mit neueren Bildern, um festzustellen, wie stark das Eis seit den 1930er Jahren geschmolzen war.

Anschließend nutzten sie diese Spezifikationen, um vorherzusagen, dass die durchschnittliche Höhe der Gletscher von Svalbard vor dem Jahr 2100 um 2,2 bis 3 Fuß pro Jahr schrumpfen würde, abhängig von der Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre. Diese Raten sind mindestens 1,9-mal so schnell wie im 20. Jahrhundert, selbst in einem bescheidenen Erwärmungsszenario, in dem der globale Temperaturanstieg auf 2 Grad Celsius (3,6 Grad Fahrenheit) über dem vorindustriellen Niveau begrenzt ist.

Seit einigen Jahren erstellen Forscher dreidimensionale Computermodelle einzelner Gletscher. Aber erst seit kurzem ist es durch die Steigerung der Rechenleistung möglich, die Eisbedeckung über ganze Regionen und Gebirgszüge zu rekonstruieren, sagte Erik S. Mannerfelt, ein Glaziologe an der Schweizer Universität ETH Zürich, der nicht an der neuen Studie gearbeitet hat.

„Dies ist eine neue Ära, in der wir nicht einzelne Gletscher betrachten können, sondern Populationen“, sagte er.

Herr Mannerfelt stellt gerade einen separaten Artikel fertig, der 22.000 Fotos verwendet, die von Schweizer Bergsteigern zwischen den beiden Weltkriegen aufgenommen wurden, um die Veränderungen der Schweizer Gletscher seit den frühen 1930er Jahren festzuhalten. Er hofft, dass andere Bildarchive ähnlich detaillierte Rekonstruktionen des Eises auf den Feuerland-Inseln Südamerikas und im Himalaya ermöglichen könnten.

„Da wir jetzt anfangen, genau zu wissen, was passiert ist“, sagte Herr Mannerfelt, „können wir viel bessere Vorhersagen für die Zukunft treffen.“