Büßerschnee: Wie entstehen die Zacken aus Schnee und Eis?

Büßerschnee ist eine besondere Form der Schneeoberfläche. Er fällt nicht so vom Himmel, sondern entsteht erst, wenn alter Schnee oder Gletschereis lange Zeit in der Sonne liegt. Der Beitrag Wie entsteht Schnee? erklärt, wie Schnee selbst in der Wolke entsteht. In diesem Beitrag geht es nur um Büßerschnee.

Was ist Büßerschnee?

Büßerschnee sind schmale, spitze Zacken oder Klingen aus Schnee, Firn oder Eis, die eng nebeneinander in Reihen stehen.

Firn ist alter Schnee, der mindestens einen Sommer überdauert hat und dabei körnig und fest geworden ist. Ein Feld mit Büßerschnee sieht aus wie ein Wald aus weißen Spitzen. Zwischen den Zacken liegen tiefe Rinnen und Mulden. Die Reihen verlaufen meist ungefähr von Osten nach Westen. Die Spitzen sind zur Mittagssonne hin geneigt, auf der Südhalbkugel also nach Norden.

Warum heißt er Büßerschnee?

Büßerschnee heißt so, weil ein Feld mit vielen weißen Zacken aus der Ferne aussieht wie eine lange Reihe von Büßern in weißen Gewändern mit spitzen Kapuzen.

Ein Büßer ist ein Mensch, der etwas Falsches getan hat und es bereut. Um es wiedergutzumachen, betet er zum Beispiel lange, verzichtet auf etwas oder nimmt eine Mühe auf sich. Das nennt man Buße tun. Auf Spanisch heißt ein Büßer Penitente.

An wen erinnern die Schneezacken?

Die Zacken erinnern an Büßer bei den Prozessionen in der Woche vor Ostern. Eine Prozession ist ein feierlicher Umzug, bei dem gläubige Menschen langsam und in Reihen durch die Straßen gehen. In Spanien heißt die Woche vor Ostern Semana Santa, also Heilige Woche. Bei den Prozessionen in dieser Woche gehen viele Büßer mit, die lange Gewänder und hohe, spitze Kapuzen tragen.

Ein Feld mit Büßerschnee hat genau diese Form: Viele schmale, weiße Zacken mit einer Spitze stehen dicht hintereinander in Reihen. Sie sind alle ein wenig in dieselbe Richtung geneigt, so als würden sie den Kopf senken. Fachleute vergleichen sie deshalb mit einer Prozession von Mönchen in weißen Kutten, die Buße tun. Der Deutsche Wetterdienst beschreibt sie als betende Mönche mit weißen Hauben. Manchen Betrachtern erscheinen die Zacken auch wie kniende Menschen.

Woher kommt der Name?

Der Name stammt aus Südamerika. In Chile und Argentinien, wo es besonders viel Büßerschnee gibt, sprechen die Menschen Spanisch. Sie nennen die Zacken einfach Penitentes, also Büßer. Ein ganzes Feld davon heißt Campo de penitentes, Feld der Büßer.

Forscher aus anderen Ländern haben den Namen in ihre Bücher übernommen. Daraus entstanden auch die Ausdrücke Nieve penitente, also Büßerschnee, und Nieve de los penitentes, also Schnee der Büßer. Der französische Gletscherforscher Louis Lliboutry wies im Jahr 1954 darauf hin, dass die Menschen in Chile und Argentinien diese Ausdrücke selbst gar nicht verwenden. Im Englischen heißt die Form heute Penitentes. Im Deutschen hat man das Wort übersetzt: Büßerschnee, oder bei Eis auch Büßereis. Ein weiterer deutscher Name ist Zackenfirn.

Wie entsteht Büßerschnee?

Büßerschnee entsteht, weil an den Spitzen das Eis direkt zu Wasserdampf wird und dabei viel Wärme verbraucht, während in den Mulden der Schnee schmilzt.

Dafür muss man zwei Arten kennen, wie Eis verschwinden kann:

• Beim Schmelzen wird Eis zuerst zu flüssigem Wasser.
• Bei der Sublimation wird Eis direkt zu Wasserdampf, also zu einem unsichtbaren Gas. Es wird dabei nie flüssig. Das passiert vor allem, wenn die Luft sehr trocken ist.

Beide Vorgänge brauchen Wärme. Die Sublimation braucht aber ungefähr achteinhalbmal so viel Wärme wie das Schmelzen. Um ein Gramm Eis zu schmelzen, braucht man 335 Joule. Joule ist die Einheit, in der man Energie misst. Um ein Gramm Eis zu sublimieren, braucht man dagegen 2.838 Joule. Wenn die Sonne einen Schneefleck erwärmt und das Eis dort sublimiert, verbraucht es die Wärme fast ganz. Das Eis bleibt kalt und verschwindet nur sehr langsam.

Die Entstehung läuft so ab:

• Am Anfang ist die Schneeoberfläche nicht ganz glatt. Es gibt kleine Erhebungen und Vertiefungen, zum Beispiel durch Wind oder etwas Staub.
• In den Vertiefungen wird das Sonnenlicht von einer Schneewand zur anderen geworfen. Dadurch kommt dort mehr Wärme an als auf den Erhebungen.
• Auf den Erhebungen streicht trockene Luft über den Schnee. Hier sublimiert das Eis. Weil das so viel Wärme verbraucht, bleiben die Erhebungen unter null Grad und verlieren nur wenig Eis.
• In den Vertiefungen ist die Luft dagegen ruhiger und feuchter, weil der Wasserdampf dort nicht weggeweht wird. Hier kann das Eis nicht gut sublimieren. Stattdessen schmilzt es. Schmelzen braucht weniger Wärme, deshalb verschwindet in den Vertiefungen viel mehr Eis.
• Die Vertiefungen werden tiefer. Je tiefer sie sind, desto mehr Licht wird in ihnen hin und her geworfen und desto schneller schmelzen sie weiter. Aus den Erhebungen werden so immer höhere Zacken.

Einen solchen Vorgang, der sich selbst verstärkt, nennt man Rückkopplung.

Welche Rolle spielt der Wind?

Früher hatten Forscher viele Ideen, wie Büßerschnee entsteht. Einige dachten zum Beispiel an einen warmen Wind. Heute weiß man, dass der Wind nur eine kleine Rolle spielt. Ein schwacher Wind ist aber nötig, damit er den Wasserdampf über den Spitzen wegträgt und die Luft dort trocken bleibt. Starker Wind würde die Entstehung dagegen stören. Deshalb findet man Büßerschnee oft auf der windabgewandten Seite von Bergen und Hängen, wo er etwas vor dem Wind geschützt ist.

Welche Bedingungen braucht Büßerschnee?

Büßerschnee braucht sehr trockene Luft, sehr starke Sonnenstrahlung und Luft, die nie viel wärmer als null Grad wird.

Die drei Bedingungen hängen so zusammen:

• Trockene Luft: Nur in sehr trockener Luft sublimiert das Eis an den Spitzen. Fachleute sagen: Der Taupunkt muss deutlich unter null Grad liegen. Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der sich aus dem Wasserdampf in der Luft Wasser oder Eis bildet. Je trockener die Luft, desto tiefer liegt der Taupunkt.
• Starke Sonne: Die Wärme für Schmelzen und Sublimation kommt fast nur aus der Sonnenstrahlung. In großer Höhe und nahe am Äquator ist sie besonders stark.
• Kühle Luft: Wäre die Luft warm, würde sie die Spitzen mit erwärmen, und der ganze Schnee würde gleichmäßig schmelzen.

Außerdem bildet sich Büßerschnee nicht aus lockerem Pulverschnee, sondern aus altem, festem Schnee oder Eis.

Wie groß wird Büßerschnee?

Büßerschnee kann wenige Zentimeter bis mehrere Meter hoch werden.

Die Angaben in der Tabelle stammen von Louis Lliboutry. Die großen Formen hat eine Bergsteigergruppe im November 1949 am Ojos del Salado in etwa 6.000 Metern Höhe gesehen. Die Europäische Südsternwarte ESO, die in Chile große Teleskope betreibt, berichtet von Büßerschnee mit bis zu 5 Metern Höhe.

Wo gibt es Büßerschnee?

Büßerschnee gibt es vor allem in den trockenen Hochgebirgen der Erde, am bekanntesten in den Anden in Chile und Argentinien.

Besonders häufig ist er in den Hochgebirgen nahe dem Äquator und in den Gebieten nördlich und südlich davon, den Subtropen. Dort ist die Sonnenstrahlung besonders stark und die Luft in großer Höhe sehr trocken. Die größten Formen findet man in den Tropen und in hoch gelegenen Gegenden mit sehr starker Sonne.

In den Anden bei Santiago de Chile findet man Büßerschnee zwischen etwa 4.000 und 5.200 Metern Höhe. Weiter unten ist es zu warm. Dort bilden sich statt Zacken nur flache, schüsselförmige Mulden im Schnee. Weiter oben ist es so kalt, dass der Schnee gar nicht mehr schmilzt.

Gibt es Büßerschnee auch in den Alpen?

Ja, aber nur in kleinen Formen. In den Alpen ist die Luft meist zu feucht für große Zacken. Bei sehr trockenem, sonnigem Wetter können sich aber kleine Formen bis etwa einen Meter Höhe bilden. Das passiert vor allem, wenn auf eine schneereiche Zeit im Spätwinter oder Frühling direkt warmes, sonniges Wetter folgt. Im März 2022 beobachtete das WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF kleinen Büßerschnee in den Schweizer Bergen. In dieser Zeit war es lange trocken und sonnig.

Wer hat Büßerschnee erforscht?

Einer der ersten Forscher, die über Büßerschnee schrieben, war Charles Darwin. Er sah ihn im Jahr 1835 auf dem Portillo-Pass in den Anden.

Darwin beschrieb Säulen und Spitzen aus gefrorenem Schnee. Sie standen so dicht, dass die Maultiere mit ihren Lasten nur mühsam hindurchkamen. Darwin schrieb, dass der Schnee beim Tauen diese Form angenommen habe.

Im Jahr 1942 erkannte der deutsche Geograf Carl Troll, dass die Sonnenstrahlung die wichtigste Ursache ist. Im Jahr 1954 erklärte Louis Lliboutry, warum die Spitzen erhalten bleiben: weil das Eis dort sublimiert und dabei so viel Wärme verbraucht. Diese Erklärung gilt bis heute.

Kann man Büßerschnee im Labor herstellen?

Ja, im Kleinen. Im Jahr 2007 gelang es Forschern in Paris, in einer Kühlkammer winzigen Büßerschnee herzustellen. Ihre Spitzen waren bis zu etwa 5 Zentimeter hoch. Dabei zeigte sich: Zacken entstehen am besten, wenn das Eis sowohl sublimiert als auch schmilzt, so wie in den Anden.

Gibt es Büßerschnee auch auf anderen Himmelskörpern?

Auf dem Zwergplaneten Pluto haben Forscher riesige Formen entdeckt, die Büßerschnee ähneln.

Die Raumsonde New Horizons flog im Jahr 2015 an Pluto vorbei und fotografierte ein Gebiet mit dem Namen Tartarus Dorsa. Dort stehen lange Rücken aus Eis in regelmäßigen Reihen. Die Mulden zwischen ihnen sind etwa 500 Meter tief, die Rücken stehen 3 bis 5 Kilometer auseinander. Forscher vermuten, dass sie wie Büßerschnee durch Sublimation entstanden sind, allerdings viel langsamer: Sie brauchten dafür mehrere zehn Millionen Jahre.

Auch für den Jupitermond Europa haben Forscher im Jahr 2018 Büßerschnee mit bis zu 15 Metern Höhe vorhergesagt. Das wäre eine Gefahr für Raumsonden, die dort einmal landen sollen. Der Gletscherforscher Stephen Warren widersprach im Jahr 2023: Auf Europa sei es so kalt, dass Eis nie schmilzt. Außerdem habe der Mond fast keine Lufthülle. Ohne Schmelzen und ohne Luft könnten sich keine Zacken bilden. Ob es dort Büßerschnee gibt, ist also noch nicht geklärt.

Quellen: Lliboutry: The origin of penitents (1954), Warren: Snow spikes (penitentes) in the dry Andes but not on Europa (2023), DWD: Büßerschnee, Spektrum Lexikon der Geowissenschaften: Büßerschnee, Spektrum: Wie entsteht der Büßerschnee?, ESO: Penitentes, Arctic, Antarctic, and Alpine Research: Nieves penitentes (2019), SLF: Wochenbericht März 2022, Moores und andere: Pluto (2017), Charles Darwin: Reise der Beagle, Kapitel 15

Kathrin Landsdorfer

Ich bin SEO-Beraterin, zertifizierte Werbetexterin und Konzeptionerin und habe seit 2020 eine eigene SEO-Agentur. In meinem Blog schreibe ich über alle Themen rund um Schreibberatung, strategisches SEO, GEO-Optimierung und Copywriting.