Die nächste Seegfrörni

Vor fünfzig Jahren lag der Bodensee unter einer dicken Eisdecke, mit ihm andere Schweizer Seen und Flüsse. Eine solche Seegfrörni ist ausserordentlich selten. Ob es dazu kommt, hängt nicht nur von einer langanhaltenden Kältewelle ab, sondern auch von der Beschaffenheit eines Sees. Andreas Walker

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Eisige Zeiten anno 1963: Blick auf den zugefrorenen Untersee bei Ermatingen. (Bild: Photopress-Archiv/Bruell)

Eisige Zeiten anno 1963: Blick auf den zugefrorenen Untersee bei Ermatingen. (Bild: Photopress-Archiv/Bruell)

Seit fünfzig Jahren sind die grossen Schweizer Seen nicht mehr zugefroren. Der Bodensee war im 20. Jahrhundert nur gerade 1963 ganz zugefroren und im Jahr 1929 war er teilweise gefroren. Der Zürichsee hingegen, dessen Fläche rund ein Sechstel des Bodensees beträgt, fror 1929 und 1963 ganz zu.

Die Kältesumme zählt

Damit die grossen Seen zufrieren, muss eine strenge und langanhaltende Kältewelle vorausgehen. Im Winter 1962/63 führte eine besondere Wetterlage dazu, dass ein permanenter Strom von Polarluft unser Land beeinflusste. Dadurch waren bereits in der zweiten Novemberhälfte die Temperaturen unterdurchschnittlich.

Um abzuschätzen, wann ein See zufriert, dient die Kältesumme, die die Tage mit negativen Graden angibt. So werden während des Winters die negativen Tagesmitteltemperaturen aufsummiert. Damit der Bodensee komplett zufriert, braucht es eine Kältesumme von rund –370 Grad, während der Zürichsee bereits ab einer Kältesumme von –320 Grad zufriert. Eine Kältesumme von –370 Grad bedeutet, 37 Tage mit einer Durchschnittstemperatur von –10 Grad oder 74 Tage mit einer Durchschnittstemperatur von –5 Grad und so weiter.

Anhand dieser hohen Werte wird bereits klar ersichtlich, dass es zu einer Seegfrörni nicht mehr reicht, wenn es erst im Februar bitterkalt wird. Die Zeit reicht nicht mehr, um auf die nötige Anzahl Kältegrade zu kommen.

Wasser: Ein komplizierter Stoff

Ein Stoff dehnt sich mit zunehmender Temperatur aus, oder er zieht sich mit zunehmender Abkühlung zusammen. Beim Wasser ist dies in flüssiger Form am Anfang auch der Fall. Mit zunehmender Abkühlung wird die Sache jedoch komplizierter – der Physiker spricht von einer Dichte-Anomalie. Sie gehört zu den Merkwürdigkeiten des Wassers (siehe unten). Ihren Grund hat die Dichte-Anomalie in der Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen. Sie führt dazu, dass Wasser im festen Zustand – also Eis – mehr Raum einnimmt, als flüssiges Wasser mit beweglichen Molekülen.

Die Bildung zu Eis ist ein allmählicher Prozess, der bereits in flüssigem Zustand beginnt. Dies führt dazu, dass bei 4 Grad ein Zustand erreicht wird, bei dem die Wassermoleküle am dichtesten gepackt sind und Wasser die grösste Dichte hat.

Warum Wassertiere überleben

Sinkt die Temperatur weiter, wird durch die fortschreitende Kristallisation mehr Raum benötigt. Steigt die Temperatur, brauchen die Moleküle mehr Bewegungsfreiraum, wodurch das Volumen wieder wächst wird. Die Dichte-Anomalie ist extrem wichtig für das Leben in den Gewässern. Denn trotz Eisdecke herrscht auf dem Grund eines Sees immer noch eine Temperatur von 4 Grad. Dies sichert den Lebewesen das Überleben. Gäbe es diese Anomalie nicht, würde das kälteste Wasser auf den Grund sinken, und so würde jedes Gewässer vom Grund her nach oben zufrieren.

Wann ein See zufriert, ist nicht allein von der Grösse der Oberfläche abhängig. Vielmehr spielt seine mittlere Tiefe eine wichtige Rolle. Durch die Dichte-Anomalie des Wassers kann das Wasser an der Oberfläche eines Sees erst weiter abkühlen, wenn der ganze See bis auf 4 Grad abgekühlt ist. Daraus folgt, dass der Vorgang des Gefrierens bei tiefen Seen deutlich länger andauert, als bei weniger tiefen Seen.

Tiefe Seen brauchen lang

Deshalb frieren tiefere Gewässer wie der Vierwaldstättersee, der Genfersee oder auch der Walensee nie zu, während für den Greifensee und den Pfäffikersee bereits 130 beziehungsweise 120 Minusgrade für eine Seegfrörni ausreichen.

Im 15. und 16. Jahrhundert fror der Bodensee 14mal zu, im 17. und 18. Jahrhundert, noch dreimal, im 19. und 20. Jahrhundert ebenfalls dreimal. In den Jahren 1570 bis 1630 und 1675 bis 1715 war es ausserordentlich kalt. Zudem wird die Zeit von 1645 bis 1715 als Maunderminimum bezeichnet, benannt nach dem englischen Astronomen Edward Walter Maunder. Dies war eine Periode mit stark verminderter Sonnenfleckenaktivität. Damit verbunden waren eine verringerte Strahlungsintensität der Sonne und ein Rückgang der globalen Durchschnittstemperatur von etwa 2,5 Grad (verglichen mit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts).

Viele kalte Winter

In diesen Zeiten traten in Europa, Nordamerika und China aussergewöhnlich kalte Winter auf. Mit der globalen Erwärmung dagegen werden auch die Winter wärmer, was die Wahrscheinlichkeit für eine Seegfrörni der grossen Seen immer weiter vermindert.