Zukünftige Projektionen des Gletschermassenwandels in Hochgebirgsasien mit GRACE- und Klimamodell-Daten

Warum entfernte Gletscher den Alltag beeinflussen

Hochgebirgsasien, das sich von den Himalaya bis zum Tien Shan erstreckt, wird oft als „Wasserturm Asiens“ bezeichnet, weil seine ausgedehnten Gletscher viele Flüsse speisen, die Hunderten Millionen Menschen Trinkwasser, Bewässerung und Wasserkraft liefern. Diese Studie stellt eine einfache, aber dringliche Frage: Wie schnell schwinden diese Bergiservorräte heute, und was wird unter verschiedenen zukünftigen Erwärmungspfaden mit ihnen geschehen? Mithilfe empfindlicher Satellitenmessungen des Gravitationsfelds der Erde, kombiniert mit modernen Klimamodellen, verfolgen die Autoren zwei Jahrzehnte Gletscherrückgang und projizieren, wie viel Eis bis zum Ende dieses Jahrhunderts verloren gehen könnte.

Den Puls entlegener Eismassen fühlen

Die Gesundheit von über riesige, zerklüftete Gebirgszüge verteilten Gletschern zu messen, ist nicht einfach. Traditionelle Feldmessungen liefern detailreiche Daten zu einzelnen Gletschern, decken aber nur einen winzigen Bruchteil der Region ab. Optische und Radar-Satellitenbilder helfen, die Gletscherflächen zu kartieren, haben jedoch oft Probleme mit Wolken und schwierigem Terrain. In dieser Studie stützen sich die Forscher stattdessen auf GRACE und GRACE Follow-On, zwei Satellitenmissionen, die Änderungen im Gravitationsfeld der Erde erfassen, die durch Verschiebungen von Wasser- und Eismassen verursacht werden. Durch den Vergleich gravimetrischer Schätzungen der Gesamtwassermenge mit Landoberflächenmodell-Schätzungen zu Bodenfeuchte, Schnee und Vegetation isolieren sie das Signal des Gletschermassenwandels in ganz Hochgebirgsasien.

Lücken füllen und Muster erkennen

Die GRACE-Ära weist eine bedeutende Beobachtungslücke von fast drei Jahren zwischen der ursprünglichen Mission und ihrem Nachfolger auf. Um einen durchgehenden Datensatz von 2002/03 bis 2022/23 zu erstellen, verwendet das Team eine maschinelle Lernmethode namens MissForest, um die fehlenden Daten aus verwandten Klimavariablen wie Niederschlag, Temperatur, Luftfeuchte und Strahlung zu rekonstruieren. Tests zeigen, dass diese Rekonstruktionen eng mit sowohl den beobachteten Gravitätsdaten als auch einem unabhängigen Landoberflächenmodell übereinstimmen, was Vertrauen in die Zuverlässigkeit der Lückenschließung schafft. Mit dem vollständigen Datensatz berechnen sie, dass die Gletscher Hochgebirgsasiens in den vergangenen zwei Jahrzehnten etwa 13,9 Milliarden Tonnen Eis pro Jahr verloren haben, wobei starke Unterschiede zwischen Unterregionen bestehen — einige Gebiete zeigen sogar leichte Zuwächse, während andere sehr schnell Masse verlieren.

Ungleichmäßige Erwärmung über dem Dach der Welt

Die Autoren untersuchen anschließend, wie Niederschlag, Lufttemperatur, Oberflächentemperatur, Luftfeuchte sowie einfallende Sonnen- und Infrarotstrahlung sich im gleichen Zeitraum verändert haben. Sie finden ein klares und weit verbreitetes Erwärmungssignal, begleitet von zunehmender atmosphärischer Feuchte und steigenden Pegeln langwelliger (Infrarot-)Strahlung, die Gletscheroberflächen erreichen. Kurzwellige Strahlung (Sonnenlicht) nimmt in vielen Bereichen tendenziell ab, wahrscheinlich aufgrund von mehr Wolken und Aerosolen, doch die zusätzliche langwellige Energie gleicht dies mehr als aus und fügt dem Eis auch nachts Wärme zu. Änderungen beim Niederschlag sind fleckenhaft: Einige Regionen werden nasser, andere trockener. Zusammen helfen diese Muster zu erklären, warum die meisten Unterregionen Hochgebirgsasiens beschleunigte Gletscherrückgänge zeigen, während einige wenige, etwa Teile des östlichen Kunlun und des inneren Tibet, aufgrund lokaler Klimaspezifika stabil bleiben oder sogar Massen zunehmen.

Blick in die Zukunft unter verschiedenen Szenarien

Um zu verstehen, was bevorsteht, bauen die Forschenden ein flexibles statistisches Modell, das beobachtete Gletschermassenänderungen mit fünf wichtigen Klima- und Strahlungsvariablen verknüpft. Dieses Modell füttern sie dann mit zukünftigen Klimaprojektionen aus einem koordinierten Satz globaler Modelle, die so angepasst wurden, dass sie besser zu den vergangenen Beobachtungen passen. Es werden zwei Erzählstränge untersucht: ein Niedrig-Emissions-Pfad (SSP126), in dem starke Maßnahmen die zukünftige Erwärmung begrenzen, und ein Hoch-Emissions-Pfad (SSP585), in dem die Treibhausgasemissionen hoch bleiben. Im Niedrig-Emissions-Szenario verlangsamt sich die Rate des Gletscherschwunds allmählich, und gegen Ende des Jahrhunderts könnte das regionale Eisbilanzbudget sogar leicht positiv werden, was auf ein neues, stabileres Gleichgewicht zwischen Schneefall und Schmelze hindeutet. Unter dem Hoch-Emissions-Pfad beschleunigt sich der Eisverlust jedoch und erreicht einen durchschnittlichen Rückgang von etwa 19,5 Milliarden Tonnen pro Jahr, mit sehr großen Unsicherheiten und ohne Anzeichen einer Stabilisierung vor 2100.

Was das für Wasser und Gefahren bedeutet

Für die Menschen flussabwärts haben diese projizierten Veränderungen ernsthafte Folgen. In einer sich erwärmenden Atmosphäre fällt ein größerer Teil des Niederschlags als Regen statt als Schnee, und die zusätzliche langwellige Wärme einer feuchteren Atmosphäre beschleunigt die Schmelze. Kurzfristig können Flüsse anschwellen und das Risiko von Überschwemmungen und plötzlichen Ausbrüchen aus gletscheraufgestauten Seen steigen. Langfristig ist wahrscheinlich, dass der gleichmäßige Schmelzwasserzufluss, auf den viele Flusssysteme in Trockenperioden angewiesen sind, abnimmt, wenn die Gletscher weiter schrumpfen. Die Studie zeigt, dass die Wahl eines Niedrig-Emissions-Pfads sowohl die Rate als auch die Unsicherheit des Gletscherschwunds deutlich reduziert und mehr von Asiens natürlichen Eisspeichern bewahrt. Sie unterstreicht, dass das Schicksal dieser fernen Gletscher keine Randerscheinung der Hochgebirge ist, sondern ein zentraler Bestandteil der Planung von Wassersicherheit, Energieerzeugung und Katastrophenvorsorge für große unterhalb gelegene Bevölkerungen.

Zitation: Dharpure, J.K., Howat, I.M. & Patel, A. Future projections of glacier mass change in High Mountain Asia using GRACE and climatemodel data. Sci Rep 16, 8785 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39404-8

Schlüsselwörter: Hochgebirgsasien, Gletscherschmelze, Klimawandel, Wasserressourcen, Satellitengravimetrie