Wie Schnee, der an einem sonnigen Tag vom Dach rutscht, rutscht das grönländische Eisschild nach einer neuen Studie des Kooperativen Instituts für umweltwissenschaftliche Forschung (CIRES) und des US-amerikanischen Zentralamts für Umweltwissenschaften möglicherweise schneller in den Ozean die Universität von Colorado Boulder (CU). Solche Seeentwässerungen können sich auf den Anstieg des Meeresspiegels auswirken und Auswirkungen auf die Küstengemeinden haben.
"Dies ist der erste Beweis dafür, dass die supraglazialen Seen Grönlands auf den jüngsten Anstieg der Oberflächenschmelzwasserproduktion reagiert haben, indem sie häufiger entwässern, anstatt an Größe zuzunehmen", sagt William Colgan, CIRES-Forschungsmitarbeiter, der die Studie gemeinsam mit Yu-Li von CU leitete Liang. Die Ergebnisse wurden online am 15. April in Remote Sensing of Environment veröffentlicht und erscheinen in der August-Ausgabe der Zeitschrift.
Während des Sommers sammelt sich das Schmelzwasser in Seen auf der Oberfläche der Eisdecke. Wenn der Wasserdruck hoch genug wird, zerbricht das Eis unter dem See und bildet ein vertikales Abflussrohr. „Ein riesiger Wasserstoß strömt schnell auf das Bett der Eisdecke“, sagt Colgan.
Mithilfe von Satellitenbildern und innovativer Software zur Erkennung von Merkmalen überwachten die Forscher über einen Zeitraum von 10 Jahren fast 1.000 Seen auf einem Teil der Eisdecke in Connecticut-Größe. Sie stellten fest, dass mit der Erwärmung des Klimas die Häufigkeit solcher katastrophalen Seeentwässerungen zunimmt. Katastrophale Seeentwässerungen traten in den wärmsten Jahren mit 3,5-facher Wahrscheinlichkeit auf als in den kältesten.
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Während einer typischen katastrophalen Entwässerung eines Sees fließen innerhalb von ein oder zwei Tagen etwa 10 ^ 7 m ^ 3 Schmelzwasser - das entspricht 4.000 olympischen Schwimmbädern - auf die Unterseite der Eisdecke. Sobald das Wasser den Bauch der Eisdecke erreicht, kann es sein, dass die Oberfläche des Eisbettes in eine Rutsche verwandelt wird, wodurch das Gleiten der Eisdecke in den Ozean geschmiert wird. Dies würde den mit dem Klimawandel verbundenen Anstieg des Meeresspiegels beschleunigen.
Alternativ können die Seeentwässerungen jedoch auch subglaziale „Abwasserkanäle“ herausschneiden, um das Wasser effizient in den Ozean zu leiten. "Dadurch würde das Wasser der Eisdecke abgelassen und weniger Wasser für das Rutschen der Eisdecke zur Verfügung stehen", sagt Colgan. Dies würde die Wanderung der Eisdecke in den Ozean verlangsamen und den Anstieg des Meeresspiegels verlangsamen.
"Seeentwässerungen sind ein Joker, wenn es darum geht, den Schlupf der Eisdecke zu verbessern oder zu verringern", sagt Colgan. Herauszufinden, welches Szenario richtig ist, sei eine dringende Frage für Klimamodelle und für Gemeinden, die sich auf den Meeresspiegelwechsel vorbereiten, fügte er hinzu.
Für die Studie entwickelten die Forscher eine neue Feature-Erkennungssoftware, mit der supraglaziale Seen in Satellitenbildern identifiziert und ihre Größe sowie ihr Auftreten und Verschwinden bestimmt werden können. „Früher musste vieles manuell überprüft werden“, sagt Colgan. "Jetzt geben wir die Bilder in den Code ein, und das Programm kann mit hoher Sicherheit und ohne manuelle Eingriffe erkennen, ob es sich bei einem Feature um einen See handelt oder nicht."
Die Automatisierung des Prozesses war von entscheidender Bedeutung, da in der Studie mehr als 9.000 Bilder untersucht wurden. Die Forscher überprüften die Genauigkeit des Programms, indem sie manuell etwa 30 Prozent der Bilder über 30 Prozent des Untersuchungsgebiets betrachteten. Sie fanden heraus, dass der Algorithmus 99 Prozent der supraglazialen Seen korrekt erkannte und verfolgte.
Das Programm könnte in zukünftigen Studien nützlich sein, um zu bestimmen, wie die Entwässerung des Sees den Anstieg des Meeresspiegels beeinflusst, sagte Colgan.
Zu den CIRES-Autoren im Team gehören Konrad Steffen, Waleed Abdalati, Julienne Stroeve und Nicolas Bayou.
Die Studie wurde vom Arctic Sciences Program der US National Science Foundation finanziert.
Neuauflage mit freundlicher Genehmigung von CIRES.