Das Eis des Baikalsees ist an sich fast farblos. Türkis und Blau entstehen, weil Eis auf langen Lichtwegen rotes Licht schluckt. Schwarz wirkt klares Eis über tiefem Wasser, aus dem kaum Licht zurückkommt. Weiß machen es Schnee, Luftblasen und im Frühjahr feine Luftkanäle. Grüne Töne stammen meist von Algen.
Warum leuchtet dickes Baikal-Eis türkis?
Dickes Eis leuchtet türkis, weil Eis rotes Licht ein wenig stärker verschluckt als blaues und dieser kleine Unterschied sich über lange Lichtwege summiert. In einer dünnen Scheibe merkt man davon nichts. Läuft das Licht aber durch einen Meter oder mehr dichtes, blasenarmes Eis, fehlt am Ende ein spürbarer Teil des Rots, und das Auge sieht den Rest als Blau bis Blaugrün.
Die Zahlen dahinter hat der Atmosphärenphysiker Stephen Warren 2019 in einer Übersicht zur Optik von Eis und Schnee zusammengefasst. Danach ist die sogenannte Absorptionslänge, die Strecke, nach der ein Lichtstrahl auf rund 37 Prozent geschwächt ist, für tiefrotes Licht von 700 Nanometern etwa 2 Meter lang. Für violettes Licht von 400 Nanometern beträgt sie dagegen rund 200 Meter, am schwächsten wird Licht um 470 Nanometer gedämpft, also im Blau. Eine eigene Überschlagsrechnung zeigt, was das bedeutet: Durchläuft Licht eine meterdicke Platte hin und zurück, verliert es rund zwei Drittel seines tiefroten Anteils, aber nur etwa ein Prozent des Violetts.
Die Ursache liegt im Wassermolekül selbst. Nach der Darstellung der Ausstellung „Causes of Color“ des Webexhibits-Projekts regen rote Lichtteilchen hohe Schwingungszustände des Moleküls an, sogenannte Obertöne, und werden dabei verschluckt. Wasser und Eis gehören damit zu den wenigen Stoffen, deren Farbe aus Molekülschwingungen stammt, nicht aus Streuung wie beim Himmelsblau. Das U.S. National Snow and Ice Data Center erklärt auf dieselbe Weise, warum dichtes Gletschereis blau erscheint.
Am Baikal kommen zwei Bedingungen hinzu. Das Wasser ist sehr rein, und das von unten gewachsene Kristalleis enthält wenige Blasen, die das Licht vorzeitig zurückwerfen würden. Am kräftigsten zeigt sich das Türkis deshalb an Bruchkanten und aufgestellten Schollen, durch die das Licht seitlich der Länge nach läuft. Wie diese Wälle entstehen, erklärt die Seite über die Eishügel (Torossy).
Warum wirkt klares Eis über tiefem Wasser schwarz?
Klareis wirkt schwarz, weil hinter ihm nichts liegt, was Licht zurückwirft. Das Licht fällt durch die Platte in den See, wird auf dem Weg in die Tiefe nach und nach verschluckt, und kaum etwas kommt zurück zum Auge. Der Blick fällt in eine dunkle Wassersäule von Hunderten Metern.
Diese Wirkung setzt voraus, dass das Eis selbst kaum streut. In der Fachliteratur heißt solches Eis deshalb auch „schwarzes Eis“. Der Fernerkundungsforscher Alexei Kouraev und Kollegen beschreiben 2021, dass es entsteht, wenn der See bei Windstille zufriert, und dass der Wind auf dem Baikal den spärlichen Schnee fortweht und das Eis im Mittelbecken mit treibenden Schneekristallen poliert. Über flachem Grund ist dasselbe Eis nicht schwarz, sondern durchsichtig: Dort werfen Steine und Sand das Licht zurück. Warum das Eis überhaupt so klar wird, beschreibt die Seite über das Klareis am Baikal.
Weiße Linien im schwarzen Eis sind Risse. In den feinen Spalten sitzen Luft und Reif, an deren Grenzflächen Licht zurückgeworfen wird. Breitere Spalten, die rasch neu zugefroren sind, erscheinen dagegen als besonders dunkle Bänder.
Was macht das Eis weiß?
Weiß wird Eis, wenn es viele Grenzflächen zwischen Eis und Luft enthält. An jeder davon wird Licht ein wenig abgelenkt, und nach vielen solchen Ablenkungen kommt es wieder heraus, bevor das Rot verschluckt werden konnte. Warren rechnet das für Schnee vor: Bei Körnern von rund einem Zehntelmillimeter hat ein Lichtteilchen selbst nach tausend Ablenkungen nur etwa 20 Zentimeter Eis durchlaufen. Alle Farben kommen nahezu gleich stark zurück, und das Ergebnis ist Weiß.
Am Baikal gibt es mehrere solche weißen Eisarten. Schneeeis entsteht, wenn durchnässter Schnee auf der Platte gefriert, und ist voller Körner und Bläschen. Raues Schollen-Eis aus den ersten Frostwochen, in dem Eisbrei und Bruchstücke verbacken sind, wirkt milchig. Eingefrorene Gasblasen leuchten als helle Scheiben, wie die Seite über die Methanblasen im Baikal-Eis zeigt.
Im Frühjahr kommt ein Vorgang hinzu, den Kouraev und Kollegen als häufigste Form der Umwandlung des Baikal-Eises beschreiben. Unter starker Sonne schmilzt das Kristalleis zuerst an den Grenzen der senkrechten Eissäulen, wo Verunreinigungen den Schmelzpunkt senken. Es entstehen feine Luftkanäle dicht unter der Oberfläche, russisch „Schach“ genannt, dazu Bläschenreihen und größere Blasen. Dadurch wird das dunkle, durchsichtige Eis weiß und wirft auf Satellitenbildern viel Licht zurück. Die meisten senkrechten Bläschensäulen im Baikal-Eis gehen nach dieser Studie auf solches Anschmelzen zurück und nicht auf Methan.
Der Vorgang lässt sich auch umkehren. Im April 2020 fiel im Süden des Sees Regen auf das schon weiße Eis. Das Wasser sickerte in die Hohlräume, und die Oberfläche erschien auf Satellitenbildern großflächig sehr dunkel, bis kalte Nächte das Bild erneut veränderten.
Gibt es am Baikal auch grünes Eis?
Grüne Töne treten auf, sind aber selten und fast immer eine Folge von Algen, nicht des Eises selbst. Reines Eis wirkt in dicken Stücken eher blaugrün als rein blau, weil seine Absorption gegenüber der des flüssigen Wassers leicht verschoben ist. Ein deutliches Grün geht dagegen meist auf Lebewesen zurück, so die Übersicht „Causes of Color“. Warren beschreibt für Eisberge aus gefrorenem Meerwasser, dass gelöste organische Stoffe oder Eisenoxide die Farbe von Blau zu Grün verschieben können.
Am Baikal wachsen Algen auch an der Unterseite des Eises. Bei einer Eisexpedition des Limnologischen Instituts im März 2022 sammelten Taucher solche Gemeinschaften ein. Grünalgen und der Dinoflagellat Gymnodinium baicalense wuchsen vor allem an der unteren Eisfläche, die Algenmenge insgesamt war in diesem Winter aber gering. Eine Studie im Kleinen Meer von 2024 fand an der Eisunterseite ebenfalls diesen Dinoflagellaten und die Grünalge Binuclearia lauterbornii. Ob solche Beläge die Farbe des Eises von oben sichtbar verändern, ist für den Baikal nicht beschrieben.
Eher sichtbar wird Grün über flachem Grund. Ende März 2024 dokumentierte das Institut am Ausfluss der Angara, an der Grenze zwischen Eis und offenem Wasser, einen Grund, der bis in sechs Meter Tiefe vollständig von Fadenalgen der Gattung Ulothrix und Kieselalgen der Gattung Didymosphenia bedeckt war, mit bis zu drei Meter langen Fäden. Wo klares Eis über einem solchen Algenrasen liegt, mischt sich dessen Farbe in den Blick nach unten.
Wie verändern tiefe Sonne, Schnee und Wind die Farben?
Die Farben des Eises hängen stark vom Licht und von der Oberfläche ab. Bei tiefem Sonnenstand fällt Licht flach auf das Eis und dringt seitlich in Kanten, Risse und Schollen ein. Dann leuchten Bruchflächen am stärksten türkis, und Risse treten als weiße Vorhänge plastisch hervor. Die glatte, windpolierte Fläche spiegelt zugleich den Himmel. Bei Sonnenauf- und -untergang nimmt sie dessen Rosa- und Orangetöne an, an klaren Mittagen das Himmelsblau.
Schnee deckt die Farben dagegen zu. Schon eine dünne Lage macht die Oberfläche weiß und hält das Licht vom Eis fern. Jewson, Granin und Kollegen maßen 2009, dass rund zehn Zentimeter Schnee etwa 99 Prozent des Lichts zurückhalten. Weil am Baikal wenig Schnee fällt und der Wind ihn zu den Ufern und in Wehen treibt, wechseln weiße Streifen und blanke Flächen oft auf engem Raum. Wer die Farben fotografieren möchte, findet zu Licht und Technik Hinweise auf der Seite Fotografieren am Baikalsee.
Welche Farbe hat welche Ursache?
Die folgende Übersicht fasst die Erscheinungen zusammen. Die Zeitangaben sind typische Werte und verschieben sich mit jedem Winter.
| Farbe | Ursache | Wann bzw. wo |
|---|---|---|
| Schwarz | klares, blasenarmes Eis über tiefem Wasser, kaum Licht kommt zurück | windgefegte Flächen, vor allem Februar bis Mitte März |
| Durchsichtig | klares Eis über flachem, hellem Grund | flache Uferabschnitte und Buchten |
| Türkis, Blau | Absorption roten Lichts auf langen Wegen durch dichtes Eis | Bruchkanten, Schollen der Eishügel, dicke Blöcke, bei seitlichem Licht |
| Weiß | Streuung an Schnee, Körnern, Blasen und Rissen | Schneewehen, Schneeeis, Schollenfelder, Blasenstapel |
| Weiß, körnig | Luftkanäle an den Kristallgrenzen durch Sonneneinstrahlung | Frühjahr, meist ab Ende März oder April |
| Dunkelgrau | Schmelz- oder Regenwasser füllt Hohlräume im weißen Eis | nach Tauwetter oder Regen im April |
| Grünlich | Algen am Grund unter klarem Eis oder an der Eisunterseite | örtlich im Flachwasser, im Spätwinter |
| Rosa, Orange | Spiegelung des Himmels auf glattem Eis | bei Sonnenauf- und -untergang |
Häufige Fragen zu den Farben des Baikal-Eises
Ist türkises Eis besonders dick?
Türkis zeigt nur, dass das Licht einen langen Weg durch dichtes Eis genommen hat. Das kann eine dicke Platte sein, aber ebenso eine schräg stehende Scholle, durch die das Licht der Länge nach läuft. Über die Tragfähigkeit des Eises sagt die Farbe nichts aus.
Warum wird das Eis im April grau und matt?
Die stärkere Sonne schmilzt das Eis an den Kristallgrenzen an, es entstehen Luftkanäle und Blasen, und die Oberfläche wird körnig. Fällt dann Regen oder taut Schnee, dringt Wasser in die Hohlräume, und das Eis wirkt grau bis dunkel.
Hat das „schwarze Eis“ des Baikals etwas mit Glatteis zu tun?
Der englische Ausdruck „black ice“ bezeichnet in beiden Fällen klares, blasenarmes Eis, das den dunklen Untergrund durchscheinen lässt. Auf Straßen ist es eine dünne, kaum sichtbare Schicht, auf dem Baikal eine bis über einen Meter dicke Platte über tiefem Wasser.
Sieht man die Farben auch auf Satellitenbildern?
Ja, zumindest den Unterschied zwischen hell und dunkel. Weißes, umgewandeltes Eis wirft viel Licht zurück, klares oder durchnässtes Eis wenig. Forscher nutzen das, um Eisringe, Schnee und den Zustand der Eisdecke zu verfolgen.
Ist das Baikal-Eis blauer als das anderer Seen?
Die Physik ist überall dieselbe. Am Baikal sind die Bedingungen aber oft günstig: reines Wasser, ruhiges Zufrieren, wenig Schnee und dicke Platten. Deshalb zeigt sich das Blau hier auf großen Flächen, während viele andere Seen im Winter unter Schnee liegen.
Quellen: Warren, S. G. (2019): Optical properties of ice and snow, Philosophical Transactions of the Royal Society A 377; Kouraev et al. (2021): Giant ice rings in southern Baikal, The Cryosphere 15; NSIDC: Glacier Quick Facts; Webexhibits, Causes of Color: Colors from vibrations; Limnologisches Institut: Eisexpedition März 2022; Limnologisches Institut: Benthic algae blooms (2024); Limnology and Freshwater Biology (2024): Sub-ice algal-bacterial communities in the Maloye More Strait. Weitere: Jewson et al. 2009 (Aquatic Ecology). Stand: Oktober 2026.