Schmelzwasser hat Grönlands Eispanzer von unten aufgebrochen und bis zu 25 Meter hohe Eisblöcke aus der Oberfläche gerissen. Die Spuren stammen von einem See, der sich unter dem Gletscher plötzlich entleerte und seinen Wasservorrat ins umliegende Eis presste. Satellitendaten rekonstruieren den ungewöhnlichen Weg der Flut durch das Eis. Dabei gerät ein Abschnitt in den Blick, in dem das Eis laut den verwendeten Modellen am Boden festgefroren war.
Im Sommer 2014 verlor ein See unter Grönlands Eis schätzungsweise 90 Millionen Kubikmeter Wasser, während eine gewaltige Flut die Oberfläche aufbrach. Das Ereignis spielte sich neben dem Harder-Gletscher im abgelegenen Norden der Insel ab und wurde anhand seiner zurückgebliebenen Spuren rekonstruiert. Wasser drängte aus der Tiefe nach oben, hob massive Schollen an und breitete sich über das umliegende Eis aus. Ein internationales Team unter Leitung der Lancaster University verknüpfte dafür Aufnahmen verschiedener Satelliten mit Höhenmessungen und physikalischen Modellen.
Jade Bowling, die das Geschehen während ihrer Doktorarbeit untersuchte, hielt die auffälligen Messwerte zunächst für einen möglichen Datenfehler. Erst der Vergleich der unabhängigen Beobachtungen überzeugte sie und ihre Kollegen davon, dass sie die Folgen eines außergewöhnlichen Wasserausbruchs betrachteten. Unter dem betroffenen Gebiet lag ein zuvor unbekannter subglazialer See, ein Wasserspeicher zwischen Gletschereis und Untergrund. Dass Seen unter Grönlands Eis den Weitertransport des Wassers verzögern, ist auch aus Untersuchungen an der Eiskappe Flade Isblink bekannt.
Oberhalb des Sees entstand eine Senke mit einer Fläche von ungefähr zwei Quadratkilometern, deren Rand auf den Aufnahmen deutlich hervortrat. Zuvor hatte sich dort eine flache Kuppe über das umliegende Gelände gewölbt, während sich darunter Wasser ansammelte. Mit dem Verlust dieses Wassers sackte die tragende Eisdecke ab und hinterließ das tiefe Becken. Die gemessene Höhenänderung beschreibt somit den Weg der Oberfläche nach unten. Aus der räumlichen Differenz zwischen den Geländemodellen vor und nach dem Kollaps berechnete das Team das abgeflossene Volumen.
Zwischen den maßgeblichen Satellitenaufnahmen lagen zehn Tage, sodass sich der Ausbruch zunächst nur innerhalb dieses Beobachtungsfensters zeitlich eingrenzen ließ. Verteilt auf die gesamte Spanne entspricht der geschätzte Wasserverlust einem mittleren Abfluss von rund 100 Kubikmetern pro Sekunde. Falls sich der See schneller entleerte, müssen die tatsächlichen Spitzen darüber gelegen haben. Schon dieser Mittelwert übertraf den damals im gesamten Einzugsgebiet täglich neu entstehenden Schmelzwasserabfluss ungefähr um das Dreißigfache.
Für die Höhenmodelle nutzten die Wissenschaftler ArcticDEM, einen Datensatz, der stereoskopische Satellitenaufnahmen zu räumlichen Geländedarstellungen zusammenführt. Aufnahmen aus unterschiedlichen Blickrichtungen liefern dabei die Information, mit der sich Höhen und Tiefen der Eisfläche berechnen lassen. Messungen des NASA-Satelliten ICESat-2 halfen anschließend, die Modelle an einer gemeinsamen Höhenreferenz auszurichten und Verschiebungen zwischen den Datensätzen zu korrigieren. Sein Laserinstrument erfasst die Entfernung zur Oberfläche über zurückkehrende Lichtimpulse. Messpunkte, die durch Wolken, verwehten Schnee oder andere Störungen beeinträchtigt waren, schlossen die Autoren vor der Auswertung aus.
Etwa einen Kilometer stromabwärts vom Einbruchsbecken erschien eine neue Bruchzone, die rund 385.000 Quadratmeter zuvor weitgehend unversehrtes Eis erfasste. Darin lagen tiefe Spalten zwischen gekippten Schollen und herausgedrückten Eisblöcken, die bis zu 25 Meter hoch aufragten. Die räumliche Trennung zwischen Senke und Bruchfeld war für die Rekonstruktion besonders aufschlussreich, weil sie zwei unterschiedliche Vorgänge erkennen ließ. Über dem Speicher sank die Oberfläche, während das Wasser erst weiter unten einen Ausgang durch die Eisdecke fand.
Ausgerechnet entlang dieses Weges sprechen die berechneten Temperaturen dafür, dass das Eis vor dem Ausbruch am Untergrund festgefroren war. Das Team prüfte verschiedene Kombinationen aus Eisdicke und Erdwärme, weil beide Größen in dieser entlegenen Region nur ungenau bekannt sind. Sämtliche untersuchten Varianten ergaben einen kalten Kontakt zwischen Eis und Boden. Für Wasser wäre eine solche Strecke normalerweise schwer zu durchqueren, solange kein durchgängiger Abflussweg existiert. Der Befund lenkte den Blick auf Risse, die sich unter hohem Wasserdruck im Eis ausbreiten können.
Angelika Humbert, Glaziologin am Alfred-Wegener-Institut, entwickelte mit dem Team ein mögliches bruchmechanisches Erklärungsmodell für den ungewöhnlichen Verlauf. Demnach drückte der wachsende See zunächst seitlich gegen das am Boden haftende Eis und erzeugte dort starke Scherspannungen. Ein Riss konnte sich entlang der Unterseite ausbreiten und unter passenden Spannungsverhältnissen schräg nach oben abbiegen. Am späteren Austrittsort wechselte der Eisfluss zudem von einem zusammendrückenden zu einem auseinanderziehenden Zustand, was das Aufbrechen begünstigt haben dürfte.
Diese Abfolge bleibt eine physikalisch plausible Hypothese, denn direkt am verborgenen Gletscherbett standen keine Messgeräte für Druck und Temperatur. Die Autoren diskutieren auch einen Abfluss durch bereits vorhandene Kanäle, wofür entlang des Weges zusätzlich Wärme nötig gewesen wäre. Reibungswärme könnte einen solchen Kanal während der Entleerung immer weiter vergrößern, sobald genügend Wasser durch die anfänglich enge Öffnung strömt. Als weitere Wärmequelle kommt wiederholt einsickerndes Oberflächenwasser infrage, das beim Gefrieren Energie an seine Umgebung abgibt. Welche Bedingungen tatsächlich vorlagen, müssen genauere Beobachtungen des Untergrunds und weitere Modellrechnungen klären.
Hinter der Bruchzone hinterließ die Flut eine freigespülte Eisfläche von etwa sechs Quadratkilometern, deren Spuren nach mehreren Kilometern abrupt endeten. An dieser Stelle hatte sich gleichzeitig ein See auf der Oberfläche entleert, was einen möglichen Zugang zum Inneren des Gletschers markiert. Aus dem Verlauf schließen die Autoren, dass das Wasser dort wieder in das Eis eindrang und anschließend unter dem Hauptstrom weiterfloss. Berechnungen der Druckverhältnisse führen seinen weiteren Weg zur nördlichen Gletscherfront.
Auch die Geschwindigkeit des Gletschers änderte sich nach dem Ausbruch auffällig, wie der Vergleich zahlreicher optischer Bilder und Radaraufnahmen zeigte. In den folgenden Wochen verlangsamte sich das Eis stärker, als es der übliche jahreszeitliche Verlauf erwarten ließ. Bis Mitte September hatte es 63 Prozent seines sommerlichen Höchsttempos verloren, während der mittlere Rückgang in anderen Jahren bei 37 Prozent lag. Als Erklärung diskutiert das Team in Nature Geoscience einen effizienteren Wasserabfluss unter dem Gletscher. Vergrößerte Abflusswege können den Wasserdruck senken, sodass das Eis wieder stärker auf seinem Untergrund lastet und mehr Reibung erfährt.
An der ins Meer mündenden Front brachen im selben Beobachtungsfenster große Eismassen ab, wodurch sich die Kante um 500 bis 600 Meter zurückzog. Ob der Wasserausbruch diesen Vorgang unmittelbar auslöste, bleibt anhand der verfügbaren Messungen offen. Denkbar sind veränderte Spannungen an der Front oder stärkeres Abschmelzen unter Wasser, wenn zusätzlicher Abfluss den Kontakt zum Meer beeinflusst. Gleichzeitig hängt das Abbrechen von Eisbergen von weiteren Bedingungen im Gletscher und im angrenzenden Wasser ab.
Ältere Aufnahmen reichen bis 1985 zurück und zeigen bereits die charakteristische ovale Oberflächenform über dem später untersuchten Wasserspeicher. Beim früheren Entleerungsereignis war das umgebende Eis dicker, und stromabwärts entstand keine vergleichbare Zone mit herausgehobenen Blöcken. Offenbar blieb das damalige Flutwasser auf seinem Weg unter dem Gletscher, statt an der Oberfläche auszutreten. Für die Autoren ist dieser Unterschied ein Hinweis darauf, dass der verfügbare Wasservorrat allein den Verlauf einer Entleerung nicht bestimmt. Ebenso relevant sind die örtlichen Spannungen und die Frage, wie fest die Eisdecke mit dem Boden verbunden ist.
Nach der großen Flut begann sich die Oberfläche im Einbruchsbecken erneut anzuheben, was auf eine Wiederauffüllung des verborgenen Speichers hinweist. Zwischen 2017 und 2019 sank sie dann nochmals um ungefähr zehn Meter ab. Zur Herkunft des Nachschubs liefert das regionale Klimamodell einen weiteren Befund: Mehr als 99 Prozent des im Einzugsgebiet erzeugten Wassers stammen demnach aus der Schmelze an der Oberfläche. Von unten abschmelzende Eispartien liefern in dieser Rechnung nur einen geringen Rest, während die sommerliche Wärme oben den Nachschub bestimmt. Über Gletscherspalten und Gletschermühlen kann sommerliches Tauwasser somit einen See erreichen, der vollständig unter dem Eis verborgen liegt.
Bowling, J. S., McMillan, M., Leeson, A. A. et al., Nature Geoscience, Outburst of a subglacial flood from the surface of the Greenland Ice Sheet; doi:10.1038/s41561-025-01746-9
Lancaster University, Huge hidden flood bursts through the Greenland ice sheet surface
Alfred-Wegener-Institut, Huge hidden flood bursts through the Greenland ice sheet surface
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