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Wie Sonnenwärme das schnelle Schmelzen von Teilen des größten Eisschelfs der Antarktis fördert

Wie Sonnenwärme das schnelle Schmelzen von Teilen des größten Eisschelfs der Antarktis fördert Wissenschaftler maßen die Dicke und die Grundschmelze des Ross-Schelfeises. Geliefert, CC BY-ND

Der Ozean, der die Antarktis umgibt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Massengleichgewichts der Eisdecke des Kontinents. Wir wissen jetzt, dass die Ausdünnung des Eises fast wirkt ein Viertel der Eisdecke der Westantarktis ist klar mit dem Meer verbunden.

Die Verbindung zwischen dem Südpolarmeer und dem Eisschild der Antarktis liegt in Eisschelfs - massiven Eisplatten mit einer Dicke von mehreren hundert Metern, die auf dem Ozean schwimmen. Eisregale schmirgeln an Küsten und Inseln und dämpfen den Abfluss von geerdetem Eis. Wenn der Ozean von unten Eisschelf erodiert, wird diese stützende Wirkung verringert.

Während sich einige Eisschelfs rasch ausdünnen, bleiben andere stabil, und der Schlüssel zum Verständnis dieser Unterschiede liegt in den verborgenen Ozeanen unter den Eisschelfs. Unsere kürzlich veröffentlichte Forschung Erforscht die Ozeanprozesse, die das Schmelzen des weltweit größten Schelfeises bewirken. Es zeigt, dass ein häufig übersehener Prozess ein schnelles Schmelzen eines wichtigen Teils des Regals bewirkt.

Ozeanfingerabdrücke auf Eisschildschmelze

Schneller Eisverlust aus der Antarktis ist häufig mit zirkumpolarem Tiefwasser (CDW) verbunden. Diese relativ warme (+ 1C) und salzige Wassermasse, die in Tiefen unterhalb von 300 Metern um die Antarktis zu finden ist, kann ein schnelles Schmelzen verursachen. Beispielsweise überquert der CDW im Südostpazifik entlang der Amundsenseeküste der Westantarktis in tiefen Kanälen den Kontinentalschelf und dringt fahrend in Hohlräume des Eisschelfs ein schnelles Schmelzen und ausdünnen.

Interessanterweise schmelzen nicht alle Eisregale schnell. Die größten Schelfeisgebiete, einschließlich der riesigen Ross- und Filchner-Ronne-Schelfeisgebiete, scheinen sich dem Gleichgewicht zu nähern. Sie sind durch das kalte Wasser, das sie umgibt, von CDW weitgehend isoliert.

Wie Sonnenwärme das schnelle Schmelzen von Teilen des größten Eisschelfs der Antarktis fördert Das Satellitenbild zeigt, dass starke Offshore-Winde das Meereis vom nordwestlichen Ross-Schelfeis weg treiben und die dunkle Meeresoberfläche freilegen. Solare Erwärmung erwärmt das Wasser genug, um das Schmelzen anzutreiben. Abbildung geändert von https://www.nature.com/articles/s41561-019-0356-0. Geliefert, CC BY-ND

Die gegensätzlichen Wirkungen von CDW und kaltem Schelfwasser in Kombination mit ihrer Verteilung erklären einen Großteil der Variabilität des Schmelzens, die wir heute in der Antarktis beobachten. Trotz ständiger Bemühungen, die Eisschelfhöhlen zu untersuchen, gehören diese verborgenen Meere zu den am wenigsten erforschten Teilen der Weltmeere.

In diesem Zusammenhang untersuchen wir einen neuen und hart erkämpften Datensatz ozeanografischer Beobachtungen und Schmelzraten aus dem größten Eisschelf der Welt.

Unter dem Ross-Schelfeis

In 2011 verwendeten wir ein 260-Meter tiefes Bohrloch, das durch die nordwestliche Ecke des Ross-Schelfeises, sieben Kilometer vom offenen Ozean entfernt, geschmolzen war, um Instrumente einzusetzen, die die Meeresbedingungen und die Schmelzraten unter dem Eis überwachen. Die Instrumente blieben vier Jahre lang in Kraft.

Die Beobachtungen zeigten, dass die Bedingungen unter dem Schelfeis nicht nur ein ruhiges Rückstauwasser sind, sondern sich ständig ändern. Wassertemperatur, Salzgehalt und Strömung folgen einem starken jahreszeitlichen Wechsel, der darauf hindeutet, dass warmes Oberflächenwasser aus dem Norden der Eisfront im Sommer nach Süden in den Hohlraum geleitet wird.

Die Schmelzraten am Liegeplatz betragen durchschnittlich 1.8 Meter pro Jahr. Während diese Rate viel niedriger ist als die von warmem CDW betroffenen Eisschelfs, ist sie zehnmal höher als die durchschnittliche Rate für das Ross-Eisschelf. Starke saisonale Schwankungen der Schmelzrate lassen darauf schließen, dass dieser Schmelzpunkt mit dem Sommerzufluss zusammenhängt.

Wie Sonnenwärme das schnelle Schmelzen von Teilen des größten Eisschelfs der Antarktis fördert Die sommerliche Meeresoberflächentemperatur, die die Antarktis (a) und das Rossmeer (b) umgibt, zeigt die starke saisonale Erwärmung innerhalb der Polynya des Rossmeeres. Abbildung geändert von https://www.nature.com/articles/s41561-019-0356-0. Geliefert, CC BY-ND

Um das Ausmaß dieses Effekts abzuschätzen, verwendeten wir ein hochpräzises Radar, um die Grundschmelzraten in einem Bereich von etwa 8,000 Quadratkilometern um den Liegeplatz herum abzubilden. Dank sorgfältiger Beobachtungen an 80-Standorten konnten wir die vertikale Bewegung der Eisbasis und der inneren Schichten innerhalb des Eisschelfs über einen Zeitraum von einem Jahr messen. Wir konnten dann feststellen, wie stark die Ausdünnung durch basales Schmelzen verursacht wurde.

In der Nähe der Eisfront war das Schmelzen am schnellsten. Wir beobachteten kurzfristige Schmelzraten von bis zu 15 Zentimetern pro Tag - mehrere Größenordnungen höher als die durchschnittliche Eisschelfrate. Die Schmelzraten verringerten sich mit dem Abstand von der Eisfront, aber das schnelle Schmelzen erstreckte sich weit über die Verankerungsstelle hinaus. Das Schmelzen aus der Erhebungsregion machte etwa 20% der Gesamtmenge des gesamten Schelfeises aus.

Das größere Bild

Warum schmilzt dieser Bereich des Regals so viel schneller als anderswo? Wie so oft im Ozean scheint der Wind eine Schlüsselrolle zu spielen.

Im Winter und Frühling ziehen starke katabatische Winde über das westliche Ross-Schelfeis und treiben Meereis von der Küste weg. Dies führt zur Bildung eines meereisfreien Gebietes, einer Polynya, in der der Ozean der Atmosphäre ausgesetzt ist. Im Winter kühlt sich dieser Bereich des offenen Ozeans schnell ab und das Meereis wächst. Im Frühling und Sommer absorbiert die dunkle Meeresoberfläche die Wärme der Sonne und erwärmt sich, wodurch sich ein warmer Oberflächenpool mit genügend Wärme bildet, um das beobachtete Schmelzen anzutreiben.

Obwohl die beobachteten Schmelzraten weit unter denen liegen, die auf von CDW beeinflussten Eisschelfs beobachtet werden, legen die Beobachtungen nahe, dass für das Ross-Eisschelf die Oberflächenwärme wichtig ist.

Angesichts der Tatsache, dass diese Wärme eng mit dem Oberflächenklima zusammenhängt, ist es wahrscheinlich, dass die vorhergesagte Verringerung des Meereises innerhalb des kommenden Jahrhunderts wird die Grundschmelzerate erhöhen. Während das von uns beobachtete schnelle Schmelzen derzeit durch den Eiszustrom ausgeglichen wird, zeigen Gletschermodelle, dass dies eine strukturell kritische Region ist, in der der Eisschelf gegen Ross Island gedrückt wird. Eine Erhöhung der Schmelzraten könnte das Abstützen von Ross Island verringern. Erhöhung der Einleitung von Landeisund letztendlich den Meeresspiegel erhöhen.

Obwohl es noch viel zu lernen gibt und weitere Überraschungen sicher sind, ist eines klar. Der Ozean spielt eine Schlüsselrolle in der Dynamik der Eisdecke der Antarktis. Um die Stabilität der Eisdecke zu verstehen, müssen wir auf den Ozean schauen.Das Gespräch

Über den Autor

Craig Stewart, Meeresphysiker, Nationales Institut für Wasser- und Atmosphärenforschung

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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