Warum ist das Eis des Baikalsees so klar?

Warum ist das Eis des Baikalsees so durchsichtig?

Das Baikal-Eis ist durchsichtig, weil drei Bedingungen zusammenkommen, die anderswo selten gleichzeitig erfüllt sind: sehr reines Ausgangswasser, ruhiges Zufrieren bei strengem Frost und eine Eisoberfläche, auf der kaum Schnee liegen bleibt. Fehlt eine davon, wird das Eis milchig oder weiß.

Das Wasser des Baikalsees enthält wenig gelöste Salze und kaum Schwebstoffe. Beim Gefrieren werden die meisten gelösten Stoffe zudem aus dem wachsenden Eisgitter verdrängt, das Eis ist also noch reiner als das Wasser, aus dem es entsteht. Messungen Irkutsker Forscher im Winter 2016/17 bestätigten, dass Ionen wie Calcium und Magnesium nur schwach ins Eis eingebaut werden. Nur in der Nähe von Siedlungen und im sehr flachen Wasser lag der Salzgehalt des Eises nahe bei dem des Wassers darunter. Warum schon das Wasser so klar ist, erklärt die Seite über die Sichttiefe und Reinheit des Baikalwassers.

Entscheidend ist außerdem das Wetter beim Zufrieren und danach. Gefriert der See in einer windstillen Frostnacht, entsteht eine glatte, gleichmäßige Platte, die im Lauf des Winters nur noch von unten weiterwächst. Die Winter am Baikal sind kalt, klar und trocken, es fällt wenig Schnee. Was fällt, verweht der Wind zu den Ufern. Im Mittelbecken fegt er nach Beobachtungen von Kouraev und Kollegen große Flächen vollständig blank und poliert das Eis mit treibenden Schneekristallen.

Wie entsteht Klareis physikalisch?

Klareis entsteht, wenn Wasser langsam und gleichmäßig an der Unterseite einer bestehenden Eisdecke gefriert. Fachleute sprechen von Kristalleis oder Kongelationseis. Die Wärme des Wassers fließt dabei durch die Eisplatte nach oben an die kalte Luft, und an der Unterseite lagern sich Wassermoleküle geordnet an die vorhandenen Kristalle an. So entstehen lange, senkrecht stehende Kristallsäulen, die wie Stängel dicht nebeneinander nach unten wachsen.

Weil das Wachstum langsam ist, haben gelöste Gase Zeit, vor der Gefriergrenze ins Wasser auszuweichen, statt eingeschlossen zu werden. Die großen, gleich ausgerichteten Kristalle bieten dem Licht zudem nur wenige Grenzflächen, an denen es gestreut wird. Das Ergebnis ist eine Platte, durch die Licht beinahe ungehindert fällt. In ihrer Ordnung ähnelt sie eher einem Bündel großer Kristalle als einer Ansammlung vieler kleiner Körner.

Das Gegenstück ist Schneeeis. Es entsteht, wenn Schnee auf dem Eis durchnässt wird, etwa weil Wasser durch Risse nach oben dringt oder die Schneelast die Platte unter den Wasserspiegel drückt, und der Matsch anschließend gefriert. Dabei entstehen viele kleine, ungeordnete Körner und zahllose Luftbläschen, die das Licht in alle Richtungen zerstreuen. Schneeeis ist deshalb weiß und undurchsichtig. Auf vielen Seen Mitteleuropas und Skandinaviens besteht die Eisdecke im Spätwinter aus einer Lage Klareis unten und Schneeeis oben. Am Baikal fehlt die weiße Schicht dort, wo der Wind den Schnee fortweht.

Warum wirkt das Eis schwarz, blau oder grün?

Das Eis selbst ist fast farblos, die Farbe entsteht durch das, was hinter ihm liegt, und durch die Länge des Lichtwegs. Über tiefem Wasser wirkt Klareis schwarz. Das Licht dringt durch das Eis in den See ein und wird dort größtenteils verschluckt, aus der Tiefe kommt kaum etwas zurück. Der Blick fällt also gewissermaßen in einen dunklen Schacht. Daher stammt der Ausdruck „schwarzes Eis“.

Über flachem Grund ist das anders. Dort reflektieren Steine, Sand und Pflanzen das Licht, und man sieht durch eine meterdicke Platte hindurch bis auf den Boden, als stünde man auf einer Glasscheibe. An flachen Uferabschnitten lassen sich so im Winter Kiesel und Wasserpflanzen unter den eigenen Füßen beobachten.

Blaue und grünliche Töne entstehen, wenn Licht einen langen Weg durch das Eis zurücklegt. Eis schluckt wie Wasser bevorzugt das rote Ende des Spektrums, bei Eis ist diese Aufnahme leicht verschoben, sodass es etwas grüner wirkt als Wasser. Je dicker ein Stück ist oder je öfter das Licht im Inneren reflektiert wird, desto kräftiger wird die Färbung. Deshalb leuchten Bruchkanten, aufgestellte Platten und Eisblöcke blaugrün. Am stärksten zeigt sich das in den Presseisrücken, die auf der Seite über die Eishügel des Baikalsees beschrieben sind.

Woher kommen die weißen Linien und Flecken im klaren Eis?

Die weißen Linien sind Risse, an denen das Licht an Grenzflächen zwischen Eis und Luft gestreut wird. Zieht sich die Eisdecke bei strengem Frost zusammen, reißt sie auf, oft über Hunderte Meter, manchmal über viele Kilometer. In den feinen Spalten sitzen Luft und Reif, an deren Grenzflächen das Licht zurückgeworfen wird. Sie erscheinen deshalb wie weiße Adern oder Vorhänge, die schräg in die Tiefe laufen. Breitere Spalten füllen sich mit Wasser, das rasch wieder zu klarem Eis gefriert. Solche frisch geschlossenen Rinnen sind an der Oberfläche oft als dunkle Bänder zu erkennen und tragen zunächst weniger als ihre Umgebung.

Weiße Flecken und Scheiben im Inneren sind meist eingefrorene Gasblasen, die vom Seegrund aufsteigen und sich unter der Eisdecke sammeln. Im klaren Eis lassen sie sich Lage für Lage erkennen. Wie diese Stapel entstehen, beschreibt die Seite über die Methanblasen im Baikal-Eis. Feine, perlschnurartige Bläschenreihen können dagegen entstehen, wenn das Eis schnell wächst und gelöste Luft nicht mehr rechtzeitig ausweichen kann.

Raue, milchige Flächen schließlich zeigen, dass der See an dieser Stelle bei Wind zugefroren ist. Hier haben sich Schollen und Eisbrei übereinandergeschoben und sind verbacken. Gegen Ende des Winters verändert außerdem die Sonne die Oberfläche: Das Eis verliert durch Verdunstung und Anschmelzen an Glanz, wird körnig und hellgrau.

Wo und wann ist das Eis am klarsten?

Am klarsten ist das Eis dort, wo der See bei Windstille zugefroren ist und der Wind den Schnee danach fortgeweht hat, und zwar meist von Mitte Februar bis Mitte März. Großflächig blank gefegte Bereiche beschreiben Satellitenstudien vor allem für das Mittelbecken. Das Kleine Meer zwischen der Insel Olchon und dem Westufer gilt als eines der bekanntesten Gebiete für klares Eis, ebenso Abschnitte des Nordwestufers. Wo genau die klarsten Flächen liegen, ändert sich aber von Jahr zu Jahr.

Ein Winter mit viel Schnee kann das Bild völlig verändern. Im Südbecken lag nach Satellitenauswertungen im Winter 2019/20 bis Ende März auf dem größten Teil der Fläche Schnee. Erst als der Schnee im Frühjahr verdunstete und Mitte April Regen die Oberfläche durchnässte, erschien die Eisdecke dort großflächig dunkel. Wann das Eis welche Dicke erreicht und wie lange es hält, beschreibt die Seite über die Eissaison und Eisdicke.

Was bedeutet das klare Eis für das Leben im See?

Klares Eis lässt viel Sonnenlicht in den See und ermöglicht so ein reiches Leben unter der Eisdecke. In schneebedeckten Seen ist es unter dem Eis im Winter weitgehend dunkel, am Baikal dagegen wachsen im Spätwinter Kieselalgen, vor allem die nur hier heimische Art Aulacoseira baicalensis. Sie werden durch Strömungen unter dem Eis in der Schwebe gehalten und bilden im Frühjahr Blüten, die am Anfang der Nahrungskette stehen.

Wie empfindlich dieses System auf Schnee reagiert, zeigten Jewson, Granin und Kollegen 2009: Wo kaum Schnee auf dem Eis lag, wuchs eine kräftige Algenpopulation heran. Wo etwa zehn Zentimeter Schnee lagen, wurde rund 99 Prozent des Lichts zurückgehalten, und die Population ging zurück. Ein klarer, schneearmer Winter ist für den See also nicht nur ein optisches Ereignis, sondern beeinflusst, wie kräftig die Algen im Frühjahr wachsen.

Ist klares Eis auch sicheres Eis?

Nein, an der Klarheit lässt sich nicht ablesen, wie viel das Eis trägt. Zwar ist Klareis bei gleicher Dicke fester als Schneeeis, doch wie dick die Platte an einer Stelle ist, sieht man ihr nicht an. Ein zehn Zentimeter dünnes Stück frisch gefrorenes Eis in einer Spalte wirkt ebenso schwarz wie ein Meter dickes Eis daneben. Gerade die dunkelsten Bänder sind oft die jüngsten und dünnsten.

Dazu kommen Gefahren, die man auf der glatten Fläche leicht übersieht: über warmen Wasserwirbeln ausgedünntes Eis, offene Stellen über Gasaustritten, Wasser an Pressrücken und im Frühjahr Eis, das von innen in senkrechte Stäbe zerfällt. Auf blankem Eis gibt es zudem kaum Halt. Bei starkem Wind kann man auf der glatten Fläche ins Rutschen geraten, ohne sich halten zu können. Wer das Eis betritt, braucht deshalb Ortskenntnis und aktuelle Informationen, keine Rückschlüsse aus der Farbe.

Quellen: Kouraev et al. (2021): Giant ice rings in southern Baikal, The Cryosphere; Jewson et al. (2009): Effect of snow depth on under-ice irradiance, Aquatic Ecology; Vorobyeva et al. (2023): Chemische Zusammensetzung von Schnee, Eis und Wasser des Baikalsees, Led i Sneg. Stand: Oktober 2026.