Gletscherschmelze verstärkt Süßwasserverlust und beschleunigt Anstieg des Meeresspiegels

Das Abschmelzen von Gletschereis auf der ganzen Welt reduziert regionale Süßwasser-Ressourcen und lässt den globalen Meeresspiegel immer weiter ansteigen. Neue Erkenntnisse bringt eine Studie, die im Rahmen des Glacier Mass Balance Intercomparison Exercise, kurz GlaMBIE, durchgeführt und am 19. Februar 2025 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Unterstützt wurde diese vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und 34 weiteren internationalen Wissenschaftsteams.

Das Abschmelzen von Gletschereis auf der ganzen Welt reduziert regionale Süßwasser-Ressourcen und lässt den globalen Meeresspiegel immer weiter ansteigen. Neue Erkenntnisse bringt eine Studie, die im Rahmen des Glacier Mass Balance Intercomparison Exercise, kurz GlaMBIE, durchgeführt und am 19. Februar 2025 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Unterstützt wurde diese vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und 34 weiteren internationalen Wissenschaftsteams.

Gletscher weltweit verlieren 273 Milliarden Tonnen Eis pro Jahr

Im Jahr 2000 erstreckten sich die Gletscher auf über 705.221 Quadratkilometer und hatten eine Masse von schätzungsweise 121.728 Milliarden Tonnen Eis. Seitdem verlieren sie durchschnittlich 273 Milliarden Tonnen im Jahr. Was der Durchschnittswert allerdings verbirgt, ist ein alarmierender Anstieg, der in den letzten zehn Jahren zu verzeichnen war. Nicht mit eingerechnet sind die kontinentalen Eisschilde von Grönland und der Antarktis. Der Grund: Erforscht werden sollten gerade die kleineren Gletscher, da sie wegen ihrer geringeren Größe anfälliger sind und entsprechend schneller schmelzen.

In den vergangenen zwei Jahrzehnten haben die untersuchten Gletscher etwa fünf Prozent ihres Gesamtvolumens verloren. Dabei reichen die relativen regionalen Verluste von zwei Prozent auf den antarktischen und subantarktischen Inseln bis hin zu 39 Prozent in Mitteleuropa. Dies entspricht einem jährlichen Verlust von 273 Milliarden Tonnen Eis. Die Studie zeigt weiterhin, dass kleine Gletscherregionen wie Mitteleuropa prozentual mehr Eismasse verlieren als großflächige Gletscherregionen. Kleine Regionen, kleiner als 15.000 Quadratkilometer, sind demnach anfälliger für die Klimaerwärmung. Auffällig ist auch die Entwicklung im zeitlichen Verlauf: Im Vergleich zur ersten Hälfte des Untersuchungszeitraums (2000 bis 2011) ist in der zweiten Hälfte (2012 bis 2023) die Menge des verlorenen Eises um 36 Prozent gestiegen. In absoluten Zahlen beträgt der Verlust im Durchschnitt anfangs 231 Milliarden Tonnen pro Jahr und steigt ab 2012 auf jährlich 314 Milliarden Tonnen.

„Am DLR Earth Observation Center haben wir mehr als 5.000 TanDEM-X-Datensätze analysiert, um die gemeinsame Schätzung des Massenverlustes der peripheren Gletscher Grönlands zu unterstützen. Für die zweite Region in unserem Fokus, den südlichen Anden, haben wir unsere Aufnahmen der Patagonischen Eisfeldern bis ins Jahr 2016 genutzt und die TanDEM-X-Ergebnisse über die gesamte Region erweitert“, erklärt Co-Autorin Dr. Dana Floricioiu vom Earth Observation Center (EOC) des DLR. Das deutsche Radarsatelliten-Paar TerraSAR-X und TanDEM-X ist in der Lage, 2D- beziehungsweise 3D-Bilder mit hoher Auflösung und unabhängig von Wetterbedingungen und Tageslicht aufzunehmen. Sie eignen sich daher besonders für die Beobachtung von Veränderungen auf der Erdoberfläche. Mit jedem Überflug dokumentieren sie kontinuierlich die Entwicklungen etwa von Gletschern und Eisschilden und erweitern damit die dringend benötigte Datengrundlage für Forschende und Entscheidungstragende weltweit. So entstammt der TanDEM-X-Mission etwa die bisher umfassendste und genaueste Vermessung von Grönland und der Antarktis. Darüber hinaus liefern die beiden Radarsatelliten Daten in hoher Qualität für vielfältige Anwendungen im wissenschaftlichen, kommerziellen und sicherheitsrelevanten Bereich.

Mit unterschiedlichen Datenquellen zur globalen Gletscher-Massenbilanz

Das GlaMBIE-Team koordinierte die Zusammenstellung, Standardisierung und Analyse verschiedener Daten aus Feldmessungen und aus einer Fülle von verschiedenen Arten von optischen, Radar-, Laser- und Gravimetrie-Satellitenmissionen. Zu den Satellitenbeobachtungen gehörten unter anderem die von den US-Missionen Terra/ASTER und ICESat-2, der amerikanisch-deutschen GRACE-Mission, der deutschen Erdbeobachtungsmission TanDEM-X und der CryoSat-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Das gemeinsame Ziel: die Schätzung des weltweiten Gletscher-Massenverlustes. Durch die Kombination verschiedener Datentypen aus diesen zahlreichen Quellen erstellte GlaMBIE eine jährliche Zeitreihe der Massenveränderungen für alle Gletscherregionen weltweit für den Zeitraum von 2000 bis 2023.

„Wir haben 233 Schätzungen der regionalen Gletschermassenveränderungen von etwa 450 Datenlieferanten, die in 35 Forschungsteams organisiert sind, zusammengestellt“, erklärt Prof. Michael Zemp von der Universität Zürich, der die Studie mit geleitet hat. „Dank der verschiedenen Beobachtungsmethoden bietet GlaMBIE nicht nur neue Einblicke in regionale Trends und jährliche Schwankungen. Wir konnten auch Unterschiede zwischen den Beobachtungsmethoden feststellen. Das bedeutet, dass wir eine neue Grundlage für zukünftige Studien über die Auswirkungen der Gletscherschmelze auf die regionale Wasserverfügbarkeit und den globalen Meeresspiegelanstieg liefern können.“

Zu den vom DLR untersuchten Regionen weiß Co-Autorin Dr. Sahra Abdullahi: „Mit einem jährlichen Verlust von 35 Milliarden Tonnen Eis seit dem Jahr 2000 tragen die peripheren Gletscher Grönlands, nach Alaska und der Kanadischen Arktis, am drittstärksten zum globalen Gletschermassenverlust bei. Zurückzuführen ist das auf die folgenschwere Klimaveränderung in der arktischen Region, die mit einigen der weltweit höchsten Raten an Temperaturanstieg konfrontiert ist“. EOC-Kollege und weiterer Co-Autor Dr. Lukas Krieger ergänzt: „Die südlichen Anden verlieren jährlich 26,5 Milliarden Tonnen Eis – das entspricht zehn Prozent des globalen Gletschereisverlusts und verzeichnet damit den vierthöchsten Massenverlust aller Gletscherregionen weltweit.“

Auswirkungen auf Süßwasser-Versorgung und Meeresspiegel

In GlaMBIE wurden insgesamt 19 Gletscherregionen untersucht. Zwischen 2000 und 2023 verloren sie insgesamt 6.542 Milliarden Tonnen Eis und tragen damit 18 Millimeter zum Anstieg des globalen Meeresspiegels bei. Heute sind die Gletscher nach der durch die Erwärmung der Ozeane bedingten thermischen Expansion der zweitgrößte Faktor, der zum globalen Meeresspiegelanstieg beiträgt. Sie übertreffen die Anteile des grönländischen Eisschildes, des antarktischen Eisschildes und der Veränderungen in der Landwasserspeicherung.

Neben dem Anstieg des Meeresspiegels bedeutet die Gletscherschmelze stets auch einen erheblichen Verlust an regionalen Süßwasser-Ressourcen. Glaziologe Zemp betont: „Zum Vergleich: Die 273 Milliarden Tonnen Eis, die jährlich verloren gehen, entsprechen dem, was die gesamte Weltbevölkerung in 30 Jahren verbraucht, wenn man von drei Litern pro Person und Tag ausgeht“.

Die Missionen TerraSAR-X und TanDEM-X

Die Erdbeobachtungsmissionen TerraSAR-X und TanDEM-X wurden im Auftrag des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz realisiert. Es sind die ersten deutschen Satelliten, die im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen dem DLR und der Airbus Defence and Space GmbH realisiert wurden.

Das DLR ist für den Aufbau und Betrieb des Bodensegments zuständig sowie für die wissenschaftliche Nutzung der Daten und deren Verteilung an extern Forschende weltweit verantwortlich. Airbus Defence and Space beteiligte sich an den Kosten für Entwicklung, Bau und Einsatz der Satelliten. Die Programmlinie Geo-Intelligence bei Airbus DS übernimmt die kommerzielle Vermarktung der Daten. Seit 2016 wird das Projekt in einer Fortsetzungsvereinbarung mit Airbus weitergeführt.

GlaMBIE (Glacier Mass Balance Intercomparison Exercise)

GlaMBIE ist eine große Forschungsinitiative, die von der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA finanziert und vom World Glacier Monitoring Service (WGMS) an der Universität Zürich in Zusammenarbeit mit der Universität Edinburgh und Earthwave Ltd. koordiniert wird.

Die Forschung wurde in erster Linie durch den Teil Wissenschaft für die Gesellschaft des FutureEO-Programms der ESA finanziert und zusätzlich unterstützt durch die International Association for Cryospheric Sciences sowie verschiedene institutionelle Partner. Sie ist ein wichtiger Meilenstein in der Vorbereitung auf das diesjährige Internationale Jahr der Gletschererhaltung der Vereinten Nationen und das Aktionsjahrzehnt der Kryosphärenwissenschaften (2025-2034).

Weiterführende Links

• Wissenschaftliche Veröffentlichung bei Nature: The GlaMBIE Team (2025) - Community estimate of global glacier mass changes from 2000 to 2023
• Glacier Mass Balance Intercomparison Exercise (GlaMBIE)
• Thema im Fokus: Das System Erde im Blick
• DLR-Pressemitteilung: Wie eine Space-Shuttle-Mission die Erdbeobachtung revolutionierte
• DLR-Missionsseite: TerraSAR-X
• Earth Observation Center (EOC) des DLR
• DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung
• Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum des DLR