Antarktische Schelfeise: Forschung zeigt ein fehlendes Stück des Klimapuzzles

Schelfeis, massive schwimmende Eiskörper, sind bekannt für ihre puffernde Wirkung auf landgestützte Eisschilde, da sie ihren Fluss in Richtung Meer verlangsamen. Dieser Puffereffekt spielt eine wichtige Rolle bei der Abschwächung des globalen Meeresspiegelanstiegs.

Die antarktische Halbinsel hat sich in den letzten 30 Jahren aufgrund der Erwärmung der Atmosphäre und der Ozeane stark verändert. Larsen A brach 1995 zusammen und Larsen B löste sich 2002 auf. Der Untergang seiner Nachbarn hat Fragen zur zukünftigen Stabilität von Larsen C, dem 4. größten Schelfeis der Antarktis, aufgeworfen.

Das verstärkte Abschmelzen der Schelfeise ist besorgniserregend, da dies zur Ausdünnung und Beschleunigung ihrer Nebenflussgletscher führt, was bedeutet, dass mehr Süßwasser in den umgebenden Ozean injiziert wird. Die Folge davon ist ein Anstieg des Meeresspiegels und eine Veränderung der Ozeaneigenschaften. Beides hat potenziell katastrophale Auswirkungen auf die menschliche Bevölkerung und die natürlichen Systeme.

Während der letzten 30 Jahre hat Larsen C eine beträchtliche Variabilität in Eisdicke und Ausdehnung gezeigt. Die Rolle des Ozeans bei diesen Veränderungen bleibt jedoch unklar.

Um zu verstehen, welche Prozesse im Gange waren, begab ich mich auf die Weddellmeerexpedition in eines der entlegensten Gebiete unseres Planeten, das antarktische Weddellmeer. Mein Team und ich konzentrierten unsere ozeanographischen Messungen auf den Bereich des exponierten Ozeans zwischen Larsen C und dem kürzlich gekalbten massiven Eisberg A-68.

Wir wollten die Eigenschaften des Ozeans neben dem Larsen-C-Schelfeis messen, um herauszufinden, welche Prozesse im Spiel sind. Ziel war es, besser zu verstehen, wie sich der Ozean auf die Stabilität des Schelfeises auswirken kann. Diese Region ist entscheidend für die Einstellung der Eigenschaften des antarktischen Grundwassers.

Antarktisches Grundwasser bildet das tiefe Glied des globalen Ozeanförderbandes, das das globale Klima steuert.

Wir konnten feststellen, dass eine fremde Wassermasse auf den Festlandsockel neben Larsen C gespült wurde, Wärme in das Gebiet bringen. Unsere Daten zeigten ein hohes Maß an Vermischung zwischen diesem warmen Wasser und den lokalen sehr kalten Gewässern. Dies könnte Auswirkungen auf das Abschmelzen des Schelfeises und eine Änderung der Eigenschaften des Mutterwassers des antarktischen Grundwassers haben.

Bisher war über die Vermischung und Umwandlung von Wassermassen vor der Küste von Larsen C wegen der rauen Meereisbedingungen wenig bekannt. Das dicke Eis verhindert, dass viele Schiffe in das Gebiet navigieren und umfangreiche ozeanographische Messungen durchführen können. Dies hinterließ ein unvollständiges Bild der Prozesse und hinderte uns daran, den Zusammenhang zwischen der warmen Wassermasse, die auf den Festlandsockel gespült wurde, und den Meeresbedingungen an Orten entlang der Schelfeisfront zu erkennen.

Neuland betreten

Die Messungen, die wir im Weddellmeer neben dem Larsen-C-Schelfeis durchgeführt haben, stellen die bisher höchste räumlich aufgelöste Probenahme in diesem Gebiet dar. Sie verschafften uns einen klaren Überblick über die Unterwasserbedingungen in einem Gebiet, in dem wir nur sehr wenige Daten haben.

Die mächtige SA Agulhas II, ein mächtiges Schiff der Eisklasse, ermöglichte es uns, während der Weddellmeerexpedition hochauflösende Daten zu sammeln. Die Ergebnisse zeigten, dass die in das Gebiet eingebrachte Wärme durch effektive Vermischung mit lokalem Schelfwasser umverteilt wird. Dies zeigte, dass es Potenzial für die Umwandlung des Quellwassers des antarktischen Grundwassers gibt.

Wir identifizierten auch die Möglichkeit eines Flusses des Festlandsockelwassers in die Schelfeishöhle unterhalb von Larsen C, was Fragen zum zukünftigen Schmelzen und Ausdünnen des Schelfeises aufwirft.

Eine globale Verbindung

Antarktisches Grundwasser ist die schwerste Wassermasse im globalen Ozean. Mehr als 50% davon bilden sich neben den Schelfeisen des Weddellmeeres.

Unsere Ergebnisse der Expedition sind wichtig, da die hohe Vermischung zeigte, dass Veränderungen, die weit von der antarktischen Küste entfernt stattfinden, über das Eindringen des warmen Wassers in den Festlandsockel an Land kommuniziert werden können. Die Vermischung dieses Wassers mit dem Mutterwasser des antarktischen Grundwassers könnte wiederum die Eigenschaften dieser global wichtigen Wassermasse verändern.

Die Eigenschaften des Grundwassers sind für unser globales Klima von entscheidender Bedeutung, da diese antarktische Wassermasse den Transport von Wärme, Salz, Kohlenstoff, Sauerstoff und Nährstoffen durch die Weltmeere erleichtert.

Wohin von hier?

Die Messungen, die wir im Weddellmeer durchgeführt haben, sind außerordentlich wertvoll und liefern großartige Einblicke in einen abgelegenen und datenarmen Teil unseres Ozeans. Aber Wissenschaftler müssen über Beobachtungen hinausgehen. Wir müssen innovative Werkzeuge wie numerische Klimamodelle nutzen, um die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Schelfeis und die Rückkopplungseffekte auf den globalen Ozean besser zu verstehen.

Keines der globalen Klimamodelle, die derzeit zur Information des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) verwendet werden, stimuliert jedoch direkt die Zirkulation unter den Schelfeisen. Eine Folge dieses Mangels ist, dass wichtige Ozean-Schelfeis-Wechselwirkungen und die Prozesse, die das Grundwasser bilden, nicht explizit in die Modelle einbezogen werden, die als Grundlage für Klimapolitik und Anpassungsstrategien dienen.

Unseren globalen Klimaprojektionen fehlt daher ein Schlüsselstück des Puzzles.

Um dieses Problem anzugehen, befindet sich die Ozean-Klima-Modellierungsgemeinschaft in einem frühen Stadium der Einbeziehung der Ozean-Eisschelf-Wechselwirkungen in zukünftige Klimaprojektionen. Dies ist ein aufregender nächster Schritt in der Klimawissenschaft.