Eis entsteht, wenn Wasser gefriert. Es bildet sich in den Polargebieten auf ganz unterschiedliche Weise. Aufgrund der verschiedenen Ausprägungen lassen sich folgende Eisformen voneinander unterscheiden:

Permafrost

Von Permafrost, Dauerfrostboden oder Bodeneis sprechen Forscher, so- bald die Temperatur des Bodens in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Jahren unter null Grad Celsius liegt und das im Boden enthaltene Wasser gefroren ist. Der Untergrund kann dabei aus Gestein, Sedimenten oder Erde bestehen und unterschiedlich große Eismengen enthalten. In der Arktis gibt es Gebiete, in denen 70 Prozent des Untergrunds aus Eis bestehen – beispielsweise im nordöstlichen Sibirien. Das Bodeneis kann bis in eine Tiefe von 1,5 Kilometern reichen. Zurzeit ­findet man Permafrost in bis zu 25 Prozent der freiliegenden Landoberflächen der nördlichen Hemisphäre.

Abb. 1.16 > Die meisten Permafrostgebiete sind an der polygonalen Musterung zu erkennen. Sie entsteht durch wiederholtes Gefrieren des Bodens.

Gletscher

Ein Gletscher ist eine große, aus Schnee gebildete Eismasse, die aufgrund ihres großen Gewichts eigenständig und langsam talwärts strömt und in ihrem unteren Bereich durch Abschmelzen des Eises aufgezehrt wird. Manche Gletscher sind kaum größer als ein Fußballfeld, andere wiederum können Hunderte Kilometer lang sein. Gegenwärtig sind die meisten Gletscher in der Antarktis, Grönland und der kanadischen Arktis zu finden – es gibt sie aber auch in Hochgebirgen wie den Alpen, den Anden oder dem Himalaja, wo sie eine wichtige Trinkwasserquelle für die umliegenden Regionen darstellen. Der größte Gletscher der Welt ist der Lambertgletscher in der Ostantarktis. Er ist 400 Kilometer lang, hundert Kilometer breit und transportiert allein acht Prozent der Eismassen des antarktischen Eisschilds Richtung Meer. Ein Gletscher kann wie ein Eisschild wachsen oder schrumpfen, abhängig davon, wie viel Schnee im Winter auf seine Oberfläche fällt und wie viel Schnee und Eis im Sommer schmelzen.

Abb. 1.17 > Eisbildung im Weddellmeer. Die weißen Schlieren entstehen, wenn lose Eiskristalle verweht werden.

Meereis

Meereis entsteht durch das Gefrieren von Meerwasser, wobei sich dieses aufgrund seines Salzgehalts auf minus 1,8 Grad Celsius abgekühlt haben muss, damit es gefrieren kann. Süßwasser dagegen gefriert schon bei null Grad Celsius. Junges Meereis enthält noch jede Menge Salzlake, die sich in Tropfenform zwischen den Eiskristallen oder in kleinen Solekanälen ansammelt. Im Lauf der Zeit sickert diese Lake zur Eisunter­seite und geht dort ins Wasser über. Auf diese Weise erklärt sich auch, warum mehrjähriges Meereis kaum noch Salz enthält.
Wenn Meereis gefriert, formen sich zunächst drei bis vier Millimeter große Eiskristalle, die sogenannten Eisnadeln. Diese sammeln sich an der Wasseroberfläche und bleiben mit zunehmender Dichte an­ei­nanderhaften. Bei Windstille entsteht so eine dünne, zusammenhängende Eisfläche, die Nilas genannt wird. Bei Wellengang dagegen formen die Eisnadeln nach einiger Zeit pfannkuchenförmige Eisplättchen, die ständig aneinanderstoßen und deshalb an ihren Rändern etwas hochgebogen sind. Diese typische Form des Meereises wird Pfannkucheneis genannt.
Sowohl Nilas als auch Pfannkucheneis werden im Lauf der Zeit dicker und bilden Eisschollen, die im ersten Jahr bis auf 90 Zentimeter Dicke anwachsen können. Wind und Wellen türmen diese Schollen häufig übereinander, sodass sogenannte Packeisrücken mit einer Mächtigkeit von zehn bis 20 Metern entstehen. Sie stellen auch für Eisbrecher ein unüberwindbares Hindernis dar und sind nur kaum oder gar nicht zu durchbrechen.
Meereis entsteht vor allem in den Polarregionen. Es gefriert im Winter und schmilzt zu großen Teilen im Sommer. Das Südpolarmeer verliert im Sommer bis zu 80 Prozent seines Meereises. Die Eisfläche schrumpft dann von 18,5 Millionen Quadratkilometern (September, Winterende) auf 3,1 Millionen Quadratkilometer (Februar, Sommerende). Im Vergleich dazu büßt der Arktische Ozean nur rund die Hälfte seiner Eismassen ein. Seine Meereisfläche beträgt im Winter durchschnittlich 14 bis 16 Millionen Quadratkilometer, im Sommer sind es sieben bis neun Millionen Quadratkilometer, Trend stark abnehmend.

Abb. 1.18 > Pfannkucheneis vor der Küste Spitzbergens. Die Eisplättchen mit den aufgebogenen Rändern bilden sich durch Wellenbewegungen.

Eisschild

Als Eisschild, Eiskalotte oder auch Inlandeis bezeichnet man einen ausgedehnten, aus Schnee hervorgegangenen Eispanzer, der auf einer Landfläche aufliegt, dabei das gesamte Terrain bis auf wenige Gipfel bedeckt und eine Fläche von mehr als 50 000 Quadratkilometern aufweist. Derzeit gibt es auf der Erde zwei Eisschilde – das Antarktische Inlandeis mit einer Fläche von 11,9 Millionen Quadratkilometern (ohne Schelfeise) und das Grönländische Inlandeis mit einer Ausdehnung von 1,71 Millionen Quadratkilometern. Der Antarktische Eisschild ist bis zu 4897 Meter dick und speichert so viel Wasser, dass der globale Meeresspiegel im Fall des vollständigen Abschmelzens des Eisschilds um rund 60 Meter steigen würde. Der Grönländische Eisschild weist eine Mächtigkeit von bis zu 3200 Metern auf und könnte den Meeresspiegel global um etwa sieben Meter ansteigen lassen.
Eisschilde entstehen in Regionen, in denen der im Winter gefallene Schnee im Sommer nicht vollständig schmilzt. Im Lauf der Zeit wächst die verbleibende Schneemenge Schicht für Schicht und verdichtet sich zunächst zu Firn und dann zu Eis, da das Gewicht der aufliegenden Massen mit jedem neuen Schneefall steigt. Ein Eisschild hat die Form einer Kuppel, das heißt, er ist im Zentrum dicker als an seinen Rändern. Seine Eismassen muss man sich wie einen zähflüssigen, ungebackenen ­Kuchenteig vorstellen. Sie fließen aufgrund ihres Eigengewichts aus der ­Mitte des Eispanzers zu den Rändern – wie es auch der Kuchenteig macht, wenn man diesen als Klumpen aus der Backschüssel nimmt und auf eine Arbeitsplatte legt.
An den Rändern des Eisschilds münden die Eismassen in der Regel in Gletscher, Eisströme oder Schelfeise und werden Richtung Meer abtransportiert. Es gibt allerdings auch Randbereiche, in denen sich das Eis nicht bewegt und der Eisschild abrupt endet.
Solange sich auf der Oberfläche eines Eisschilds mehr oder gleich viel Schnee ablagert, als an seinen Rändern verloren geht, gilt ein Eisschild als stabil. Bleibt weniger Schnee liegen, als der Eisschild an Eis an das Meer verliert, schrumpft der Eispanzer.

Schelfeis

Schelfeis nennt man den auf dem Meer schwimmenden Fortsatz eines Eisschilds oder Gletschers – also jenen Teil, der nicht mehr auf dem Land oder dem Meeresgrund aufliegt. Die weltweit bekanntesten Schelf­eise gibt es in der Antarktis, wo mit dem Filchner-Ronne-Schelfeis (rund 422 000 Quadratkilometer Fläche) und dem Rossschelfeis (rund 473 000 Quadratkilometer Fläche) auch die zwei größten ihrer Art zu finden sind.
Die Dicke der Eisplatten kann sich von Schelfeis zu Schelfeis unterscheiden – die Spanne reicht von 50 Metern im Kantenbereich bis zu 1500 Metern im Übergangsbereich vom Inlandeis zum Schelfeis, Aufsetzlinie (grounding line) genannt. Am äußersten Rand eines Schelfeises brechen immer wieder Eisberge ab. Dieser Prozess wird als Kalben bezeichnet.

Abb. 1.19 > Blick auf die Kalbungsfront des Rossschelfeises in der Antarktis. Es ist das größte Schelfeis der Welt.