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Das Eis der Unterwelt

Höhleneis und Eishöhlen

Ein weiterer wichtiger Faktor in Höhlen sind neben dem Klima auch das in ihnen vorkommende Eis und die Bedingungen seiner Entstehung. Die oft mehrere hundert bis tausend Jahre alten Eiskörper in den Eishöhlen sind für die Wissenschaft sehr interessant. Dieses Höhleneis kann dabei in verschiedenen Formen vorliegen: exogen gebildetes Eis, zum Beispiel Schnee, der sich am Eingang sammelt, und endogenes Eis, etwa durch Wasser, das in die Höhle eindringt und dort gefriert.

Prächtiges Farbenspiel mit Jahresschichten: Eis- und Sedimentschichten in einer Höhle in Wyoming. © RUBIN/ Pflitsch

Wachstumsringe und Luftblasen

Das Höhleneis ist meist klar gegliedert und schichtweise übereinander gelagert. Die oft prächtig aussehenden Schichten enthalten, wie die Wachstumsringe eines Baumes, wichtige Informationen über die historischen Klimabedingungen. Eingefrorene Reste von Biomasse, Luftbläschen oder im oder auf dem Eis auskristallisierte Mineralien verraten nicht nur etwas über das Paläoklima, sondern auch darüber, wie sich die Höhle und die umgebende Fauna und Flora entwickelten.

Durch besondere Höhlenmorphologien und hierdurch bestimmte Prozesse finden sich Eishöhlen auch in Gegenden, die nicht ganzjährig von Schnee bedeckt sind und in denen die Sommertemperaturen deutlich über dem Gefrierpunkt liegen. Sogar in den Tropen gibt es Eishöhlen, aber nur in großen Höhen, etwa ab 3.200 Metern über dem Meeresspiegel. Die überwiegende Zahl an Eishöhlen findet man in Gebieten mit Jahresmitteltemperaturen zwischen 0 ° und 6 °C.

Im Eis von Höhlen eingeschlossene Luftblasen können viele Information enthalten. © RUBIN/ Pflitsch

Kamineffekt…

Ein Effekt, der für die Eisbildung in Höhlen sorgt, ist der Kamineffekt: Er tritt bei Höhlen auf, die mindestens zwei Öffnungen besitzen und beruht auf Dichteunterschieden zwischen Höhlen- und Außenluft. Wenn im Winter die Außenluft kälter ist als die Höhle, strömt die wärmere und leichtere Höhlenluft am höher gelegenen Eingang aus. Dadurch wird am tiefer gelegenen Eingang kalte Winterluft angesogen und strömt ein. Haben die Höhlenwände Temperaturen von weniger als null Grad, gefriert das Wasser oder tritt sogar direkt von der gasförmigen in die feste Phase über – Eis entsteht.

Im Sommer strömt dagegen die kältere und schwerere Höhlenluft am unteren Eingang aus, während die warme Luft am oberen Eingang eingesogen wird. Bis die einströmende Luft die tieferen Bereiche der Höhle erreicht hat, hat sie sich so weit abgekühlt, dass sie die dort gelegenen Hohlräume nicht mehr ausreichend erwärmt, um das Eis zu schmelzen. Dadurch bleibt das Eis ganzjährig erhalten.

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Es wird eng: wenige Millimeter Luft zwischen Eisboden und Höhlendecke. © RUBIN/ Pflitsch

…und Kaltluftfalle

Hat eine Höhle nur einen Eingang auf, kann trotzdem Eis entstehen. Denn wenn dieser im oberen Bereich der Höhle liegt, kann sie zur Kaltluftfalle werden. Im Winter strömt die kältere und schwerere Außenluft in die Höhle ein, das kühlt das Gestein ab. Gleichzeitig fließt die wärmere Luft deckennah nach außen, wird also verdrängt. Ist im Sommer die Außenluft wärmer als die Höhlenluft, bleibt die kühlere und somit schwerere Höhlenluft im unteren Bereich der Höhle liegen und wird nur durch das umgebende Gestein, Regen- oder Schmelzwasser erwärmt.

Baut sich gleichzeitig das Eis im Eingangsbereich langsam ab, hemmt das die Erwärmung der Höhle. Die tiefen Temperaturen im Höhleninneren bleiben über den Sommer erhalten. Der Eisaufbau findet in solchen Höhlen überwiegend im Frühling bei geringen Höhlentemperaturen statt, wenn kaltes Schmelz- oder Regenwasser eindringt. Der Eisabbau erfolgt im Sommer und Herbst durch Schmelzen beziehungsweise im Winter durch Sublimation.

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RUBIN / Andreas Pflitsch, Christiane Meyer, David Holmgren, AG Höhlen- und U-Bahn-Klimatologie, Geographisches Institut der Ruhr-Universität Bochum (RUB)
Stand: 28.03.2014

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Geheimnisvolle Unterwelt
Dem dynamischen Klima von Höhlen auf der Spur

Von der U-Bahn in die Höhlen
Klimatologie im Untergrund

Gigantisches Netzwerk
Forschung in der Wind und Jewel Cave

Das Eis der Unterwelt
Höhleneis und Eishöhlen

Die Schellenberger Eishöhle
Höhlenforschung in der Unterwelt Berchtesgadens

Minihöhle und Autotunnel
Höhleneis an ungewöhnlichen Orten

Lava und Eis
Forschung in Eishöhlen auf Hawaii

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