1.1 Der Gletscher als hydroklimatisches System

Ein Gletscher kann als hydroklimatisches System (natürliches System, welches eine klimatische und hydrologische Komponente umfasst) betrachtet werden. Die Entstehung und Persistenz von Gletschern ist stark von klimatischen Faktoren abhängig, hauptsächlich von Niederschlag (Schnee) und Temperatur, aber auch von Wind, Sonneneinstrahlung (Gesamtheit der von der Sonne emittierten elektromagnetischen Strahlung), Luftfeuchtigkeit und Regen. Die Morphologie eines Gletschers hängt auch von der Topografie (Relief) ab.

Die Massenbilanz eines Gletschers ist die Differenz zwischen der Schneeakkumulation und den Verlusten durch Ablation (Schmelze) über die Zeit (z. B. über ein hydrologisches Jahr, vgl. Abb. 2), ausgedrückt als wasseräquivalentes Volumen. Das hydrologische Jahr entspricht für die Schweiz dem Zeitraum zwischen dem 1. Oktober und dem 30. September des Folgejahres. Wenn die Akkumulation grösser ist als die Ablation, ist die Massenbilanz positiv. Wenn hingegen die Akkumulation (vor allem im Winter) die Verluste durch Ablation (vor allem im Sommer) nicht ausgleichen kann, ist die Massenbilanz negativ. Die Folge einer negativen Massenbilanz ist der Rückzug des Gletschers (Abb. 4). Per Definition ist die Massenbilanz im Akkumulationsgebiet positiv, auf der Gleichgewichtslinie null und im Ablationsgebiet negativ. Die Gleichgewichtslinie trennt das Akkumulationsgebiet vom Ablationsgebiet und entspricht am Ende des hydrologischen Jahres grob der Linie des Dauerschnees (klimatische Schneegrenze) und der 0°C-Isotherme. Aus diesem Grund wird die Gleichgewichtslinie auch als Firnlinie bezeichnet (Abb. 5).

Bei einem Gletscher, der sich im Gleichgewicht mit den klimatischen Bedingungen befindet, entspricht die Fläche des Akkumulationsgebiets in etwa der doppelten Fläche des Ablationsgebiets. Die Lage der Gleichgewichtslinie ist je nach Klima unterschiedlich. Je höher die geographische Breite, desto tiefer sinkt die Gleichgewichtslinie. In Grönland liegt sie bei 600 m und in der Antarktis auf dem Meeresspiegel, da es dort kein echtes Ablationsgebiet mehr gibt. In den Schweizer Alpen liegt sie durchschnittlich bei 2750 m. Innerhalb eines Gebirges variiert ihre Lage je nach Kontinentalität: In feuchteren Gebieten liegt sie tiefer (z. B. im Mont-Blanc-Massiv im Durchschnitt bei 2400 m) als in trockeneren Gebieten (z. B. in der Gegend von Zermatt, wo die Gleichgewichtslinie bei etwa 3050 m liegt).

Obwohl die Massenbilanz von den lokalen topografischen Bedingungen, der Exposition, der Fläche und der Form des Gletschers abhängt, ist sie ein ausgezeichneter Klimaindikator. Sie widerspiegelt sowohl geografische Unterschiede in den klimatischen Verhältnissen als auch zeitliche Klimaveränderungen (Abb. 6).