Eine neue Studie zeigt, dass nicht nur das Eisschelfvolumen in der Antarktis zurückgegangen ist, sondern auch die Verluste in den letzten zehn Jahren zugenommen haben.
Das Brunt Ice Shelf der Antarktis wurde im Oktober 2011 von einem DC-8-Forschungsflugzeug der NASA während eines Fluges mit der Operation IceBridge fotografiert. Michael Studinger / NASA
Von Laurence Padman, Erd- und Weltraumforschung; Fernando Paolo, Universität von Kalifornien, San Diegound Helen Amanda Fricker, Universität von Kalifornien, San Diego
Fragen Sie die Leute, was sie über die Antarktis wissen, und sie erwähnen normalerweise Kälte, Schnee und Eis. Tatsächlich gibt es in der Antarktis so viel Eis, dass der durchschnittliche Meeresspiegel auf der ganzen Welt, wenn alles mit dem Ozean verschmelzen würde, um 200 Fuß ansteigen würde, was in etwa der Höhe eines 20-stöckigen Gebäudes entspricht.
Könnte das passieren? Es gibt Hinweise darauf, dass die Antarktis in der Vergangenheit zu verschiedenen Zeiten viel weniger vereist war als heute. Beispielsweise hat die Antarktis während einer ausgedehnten Warmzeit, die vor etwa 100.000 Jahren als Eemian Interglacial bezeichnet wurde, wahrscheinlich genug Eis verloren, um den Meeresspiegel um mehrere Meter anzuheben.
Wissenschaftler glauben, dass die globale Durchschnittstemperatur damals nur etwa zwei Grad Fahrenheit wärmer war als heute. Unter der Annahme, dass wir weiterhin fossile Brennstoffe verbrennen und der Atmosphäre Treibhausgase zufügen, wird erwartet, dass die globale Temperatur bis 2100 um mindestens zwei Grad Fahrenheit steigt. Was wird dies mit dem Eisschild der Antarktis tun? Selbst ein Meter weltweiter Meeresspiegelanstieg, der nur ein Fünfzigstel der Eisdecke schmilzt, würde zu massiven Vertreibungen der Küstenbevölkerung führen und bedeutende Investitionen zum Schutz oder zur Verlagerung von Städten, Häfen und anderen Küsteninfrastrukturen erfordern.
Das Eis, das die Antarktis verlässt, gelangt durch Eisschelfs, die die schwimmenden Kanten der Eisdecke darstellen, in den Ozean. Wir gehen davon aus, dass alle Veränderungen am Eisschild, die durch Veränderungen im Ozean verursacht werden, zuerst von den Schelfeisflächen wahrgenommen werden. Anhand von Satellitendaten haben wir analysiert, wie sich die Eisschelfgebiete der Antarktis in fast zwei Jahrzehnten verändert haben. Unser in Science veröffentlichter Aufsatz zeigt, dass nicht nur das Volumen des Schelfeises zurückgegangen ist, sondern auch die Verluste in den letzten zehn Jahren zugenommen haben. Dieses Ergebnis gibt Aufschluss darüber, wie sich unser zukünftiges Klima auf die Eisdecke und den Meeresspiegel auswirken wird.
Korken in einer Champagnerflasche
Der Zusammenhang zwischen der Veränderung der globalen Temperatur und dem Eisverlust durch die Eisdecke der Antarktis ist nicht eindeutig. Die Lufttemperatur hat an sich nur einen geringen Einfluss auf den Eisschild, da der größte Teil bereits deutlich unter dem Gefrierpunkt liegt.
Es stellt sich heraus, dass wir, um den Eisverlust zu verstehen, die Veränderungen von Wind, Schneefall, Meerestemperatur und -strömung, Meereis und die Geologie unter den Eisdecken kennen müssen. Wir haben noch nicht genügend Informationen, um verlässliche Modelle für die Vorhersage der Reaktion des Eisschilds auf Klimaveränderungen zu erstellen.
Wir wissen, dass eine wichtige Kontrolle des Eisverlusts in der Antarktis darin besteht, wo der Eisschild auf den Ozean trifft. Die Eisdecke der Antarktis wird durch Schneefall vereist. Die Eisdecke breitet sich unter ihrem eigenen Gewicht aus und bildet Gletscher und Eisströme, die langsam bergab in Richtung Ozean fließen. Sobald sie sich vom Fels heben und zu schweben beginnen, werden sie zu Eisschelfs. Um im Gleichgewicht zu bleiben, müssen Eisschelfs das Eis abwerfen, das sie durch Gletscherströmung und lokalen Schneefall gewonnen haben. Klumpen brechen zu Eisbergen ab und Eis geht durch Schmelzen auch am Boden verloren, wenn warmes Meerwasser darunter fließt.
Schematische Darstellung eines antarktischen Schelfeises mit den Prozessen, die die von Satelliten gemessenen Volumenänderungen verursachen. Eis wird dem Schelfeis von Gletschern hinzugefügt, die vom Kontinent abfließen, und von Schneefällen, die sich zu Eis verdichten. Eis geht verloren, wenn Eisberge von der Eisfront abbrechen und in einigen Regionen schmelzen, wenn warmes Wasser in den Ozeanhohlraum unter dem Eisschelf fließt. Unter einigen Eisschelfs steigt kaltes und frisches Schmelzwasser auf, bis es wieder auf dem Eisschelf gefriert. Vergrößern | Bildnachweis: Helen Amanda Fricker, Professorin an der Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego
Ein Schelfeis wirkt wie ein Korken in einer Champagnerflasche und verlangsamt die Gletscher, die vom Boden in ihn hineinfließen. Wissenschaftler nennen dies den Stützeffekt. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass sich der Gletscherfluss vom Land in den Ozean beschleunigt, wenn Eisschelf dünn wird oder zusammenbricht, was zum Anstieg des Meeresspiegels beiträgt. Daher ist es eine wichtige wissenschaftliche Frage, zu verstehen, wie sich die Größe von Eisschelfs ändert.
Aufbau einer Eisschelfkarte
Der erste Schritt zum Verständnis von Eisschelfs besteht darin, herauszufinden, wie viel und wie schnell sie sich in der Vergangenheit verändert haben. In unserem Artikel zeigen wir detaillierte Karten der Veränderungen in den Eisschelfs in der gesamten Antarktis auf der Grundlage der 18 Jahre von 1994 bis 2012. Die Daten stammen aus kontinuierlichen Messungen der Oberflächenhöhe, die von drei Radarhöhenmesssatelliten der Europäischen Weltraumorganisation erfasst wurden. Durch Vergleichen der Oberflächenhöhen am gleichen Punkt des Eisschelfs zu verschiedenen Zeiten können wir Aufzeichnungen über Änderungen der Eishöhe erstellen. Wir können dies dann in Änderungen der Dicke umwandeln, indem wir die Eisdichte und die Tatsache, dass die Eisschelfs schweben, verwenden.
Frühere Studien zu Änderungen der Dicke und des Volumens des Eisschelfs haben Durchschnittswerte für einzelne Eisschelfs angegeben oder die zeitlichen Änderungen angenähert, da die Geraden über kurze Zeiträume angepasst wurden. Im Gegensatz dazu zeigt unsere neue Studie hochauflösende Karten (ca. 30 km mal 30 km) von Dickenänderungen in dreimonatigen Zeitschritten für den Zeitraum von 18 Jahren. Mit diesem Datensatz können wir sehen, wie unterschiedlich die Ausdünnungsrate zwischen verschiedenen Teilen desselben Schelfeises und zwischen verschiedenen Jahren ist.
Diese Karte zeigt 18 Jahre Veränderung der Dicke und des Volumens der antarktischen Schelfeisflächen. Die Dickenänderungsraten (Meter / Jahrzehnt) sind farblich von -25 (Ausdünnung) bis +10 (Verdickung) angegeben. Kreise stellen den Prozentsatz der Dicke dar, die in 18 Jahren verloren (rot) oder zugenommen (blau) hat. Der mittlere Kreis begrenzt das Gebiet, das von den Satelliten nicht erfasst wird (südlich von 81,5 ° S). Die ursprünglichen Daten wurden zu Kartierungszwecken interpoliert. Bildnachweis: Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego
Wir stellen fest, dass, wenn sich die jüngsten Trends fortsetzen, einige Eisschelfs innerhalb von Jahrhunderten dramatisch abnehmen und ihre Fähigkeit, den Eisschild zu stützen, herabsetzen. Andere Eisregale gewinnen an Eis und können so den Eisverlust aus dem Boden verlangsamen.
Wenn wir die Verluste in der Antarktis zusammenfassen, stellen wir fest, dass die Volumenänderung aller Eisschelfs im ersten Jahrzehnt unseres Rekords (1994-2003) nahezu Null betrug, zwischen 2003 jedoch durchschnittlich mehr als 300 Kubikkilometer pro Jahr verloren gingen und 2012.
Das Muster der Beschleunigung des Eisverlusts variiert zwischen Regionen. In der ersten Hälfte des Rekords wurden die Eisverluste aus der Westantarktis durch Zuwächse in der Ostantarktis fast ausgeglichen. Nach etwa 2003 stabilisierte sich das Eisschelfvolumen in der Ostantarktis, und die Verluste in der Westantarktis nahmen leicht zu.
Änderungen der Klimafaktoren wie Schneefall, Windgeschwindigkeit und Ozeanzirkulation führen zu unterschiedlichen Mustern der Eisschelfdickenänderung in Zeit und Raum. Wir können die „Finger“ dieser Faktoren mit unseren neuen, viel klareren Karten vergleichen, um die Hauptursachen zu identifizieren, die in den verschiedenen Regionen der Antarktis unterschiedlich sein können.
Unser 18-jähriger Datensatz hat den Wert langer und kontinuierlicher Beobachtungen der Eisschelfs gezeigt, was zeigt, dass kürzere Aufzeichnungen die wahre Variabilität nicht erfassen können. Wir gehen davon aus, dass unsere Ergebnisse zu neuen Überlegungen darüber anregen werden, wie sich das Meer und die Atmosphäre auf Eisschelfs und damit auf den Eisverlust in der Antarktis auswirken können.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
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