Versteckte antarktische Instabilität wird den Meeresspiegel wahrscheinlich schneller ansteigen lassen

Versteckte antarktische Instabilität wird den Meeresspiegel wahrscheinlich schneller ansteigen lassen

Die im Eis der Antarktis verborgene Instabilität dürfte den Fluss in den Ozean beschleunigen und den Meeresspiegel schneller ansteigen lassen als bisher erwartet. Dies geht aus einer neuen Studie hervor.

Die Bilder von verschwundenem Eis in der Arktis und von Berggletschern rauschen, aber ihre potenziellen Beiträge zum Anstieg des Meeresspiegels sind der Antarktis nicht gewachsen, auch wenn der Rückgang des südlichen Eises weniger auffällig ist.

In den letzten sechs Jahren haben laut der National Science Foundation fünf genau beobachtete Gletscher der Antarktis ihren Eisverlust verdoppelt. Zumindest einer, der Thwaites-Gletscher, der von Forschern für die neue Studie modelliert wurde, könnte dieser Instabilität erliegen, einem flüchtigen Prozess, der Eis schnell in den Ozean drückt.

Versteckte antarktische Instabilität wird den Meeresspiegel wahrscheinlich schneller ansteigen lassenEin Teil des Thwaites-Gletschers bröckelt in den Ozean. Es ist Teil des normalen Lebens eines Gletschers, aber die Geschwindigkeit, mit der Eis in den Ozean einiger antarktischer Gletscher fließt, hat sich merklich beschleunigt, was Anlass zur Sorge gibt. (Bildnachweis: OIB Jeremy Harbeck / NASA)

Die ungewisse Zukunft der Antarktis

Wie viel Eis sich der Gletscher in den kommenden 50 bis 800 Jahren ablösen wird, lässt sich aufgrund unvorhersehbarer Klimaschwankungen und des Bedarfs an weiteren Daten nicht genau prognostizieren. Forscher haben die Instabilität von 500-Eisflusssimulationen für Thwaites mit verfeinerten Berechnungen berücksichtigt.

Die Szenarien weichen stark voneinander ab, weisen jedoch zusammen auf die mögliche Auslösung der Instabilität hin. Selbst wenn die globale Erwärmung später aufhören würde, würde die Instabilität das Eis in den kommenden Jahrhunderten immer schneller auf See bringen.

Und das, wenn die Eisschmelze durch die Erwärmung der Ozeane nicht schlimmer wird als heute. Die Studie befasste sich mit den heutigen Eisschmelzeraten, da die Forscher an dem Instabilitätsfaktor selbst interessiert waren.

Versteckte antarktische Instabilität wird den Meeresspiegel wahrscheinlich schneller ansteigen lassenDer äußere Rand des Thwaites-Gletschers. Wenn der Gletscher in den Ozean fließt, wird er zu Meereis und treibt den Meeresspiegel an. Das Gletschereis in Thwaites fließt besonders schnell, und einige Forscher glauben, dass es bereits instabil geworden ist oder sich diesem Punkt nähert, obwohl dies noch nicht nachgewiesen wurde. (Bildnachweis: James Yungel / NASA)

„Wenn Sie diese Instabilität auslösen, müssen Sie die Eisdecke nicht durch Erhöhen der Temperaturen weiter forcieren. Es wird von selbst weitergehen, und das ist die Sorge “, sagte Alex Robel, ein Assistenzprofessor an der School of Earth and Atmospheric Sciences des Georgia Institute of Technology, der die Studie leitete. "Klimaschwankungen werden nach diesem Wendepunkt immer noch wichtig sein, da sie bestimmen, wie schnell sich das Eis bewegen wird."

„Nach Erreichen des Wendepunkts könnte der Thwaites-Gletscher innerhalb von 150 Jahren sein gesamtes Eis verlieren. Dies würde zu einem Anstieg des Meeresspiegels um etwa einen halben Meter (1.64 Fuß) führen “, sagt Helene Seroussi, Wissenschaftlerin des NASA Jet Propulsion Lab, die an der Studie mitgearbeitet hat. Zum Vergleich: Der aktuelle Meeresspiegel liegt 20 cm (fast 8 Zoll) über dem vor der Erderwärmung gemessenen Wert und wird für die zunehmende Überschwemmung der Küste verantwortlich gemacht.

Die Studie zeigt auch, dass die Instabilität die Prognose unsicherer macht und zu einer breiten Streuung der Szenarien führt. Dies gilt insbesondere für die Herausforderung des Ingenieurwesens gegen Hochwassergefahren.

„Sie möchten eine kritische Infrastruktur entwickeln, die in hundert Jahren beständig gegen die Obergrenze potenzieller Meeresspiegelszenarien ist“, sagt Robel. "Es kann bedeuten, dass Sie Ihre Wasseraufbereitungsanlagen und Kernreaktoren für das absolut schlimmste Szenario bauen, bei dem es sich allein um einen Anstieg des Meeresspiegels vom Thwaites-Gletscher um zwei oder drei Fuß handeln kann. Das ist also ein großer Unterschied."

Warum ist das antarktische Eis der Hauptantrieb für den Anstieg des Meeresspiegels?

Das arktische Meereis schwimmt bereits im Wasser. Möglicherweise wissen Sie, dass 90 Prozent der Masse eines Eisbergs unter Wasser liegt und dass das Volumen beim Schmelzen des Eises abnimmt, was zu keiner Änderung des Meeresspiegels führt.

Wenn jedoch lange vom Land getragene Eismassen wie Gebirgsgletscher schmelzen, erhöht sich der Meeresspiegel durch das Wasser, das in den Ozean gelangt. In der Antarktis befindet sich das am meisten vom Land getragene Eis, auch wenn der größte Teil des Bodens nur einen Teil der Eismasse aufnimmt, während das Wasser einen Teil davon aufnimmt. Die Antarktis ist auch ein Eis-Leviathan.

"Es gibt fast achtmal so viel Eis in der Antarktis-Eisdecke wie in der grönländischen Eisdecke und 50-mal so viel wie in allen Berggletschern der Welt", sagt Robel.

Versteckte antarktische Instabilität wird den Meeresspiegel wahrscheinlich schneller ansteigen lassenÄnderungen des Beitrags der Eisdecke der Antarktis zum globalen Meeresspiegel, 1992 zu 2017. (Kredit: IMBIE / NASA / ESA)

Eisige 'Instabilität'

Die Linie zwischen der Stelle, an der der Eisschild auf dem Meeresboden liegt, und der Stelle, an der er sich über Wasser erstreckt, wird als Erdungslinie bezeichnet. An Stellen, an denen das Grundgestein unter dem Eis hinter der Erdungslinie abfällt und sich beim Bewegen ins Landesinnere vertieft, kann die Instabilität einsetzen.

In tieferen Schichten bewegt sich das Eis schneller, weil es durch Wasser etwas mehr Auftrieb erhält. Außerdem wird der Eisboden durch wärmeres Meerwasser ausgehöhlt, wodurch dem Ozean etwas mehr Wasser hinzugefügt wird. Noch wichtiger ist, dass das Eis über der Mulde den Bodenkontakt verliert und schneller ins Meer fließt.

„Sobald das Eis über der Erdungslinie und knapp über dem Wasser liegt, trägt es zum Meeresspiegel bei, da der Auftrieb das Eis stärker hält als zuvor“, sagt Robel. "Eis fließt in den schwimmenden Eisschelf und schmilzt oder bricht als Eisberge ab."

"Der Prozess wird sich selbst fortsetzen", beschreibt Seroussi, warum es "Instabilität" genannt wird.

Aus der Physik entlehnt

Die Forscher liehen sich Mathematik aus der statistischen Physik aus, die berechnet, wie Zufallsvariablen die Vorhersagbarkeit in einem physikalischen System beeinflussen, beispielsweise den Eisfluss, wenn äußere Kräfte wie Temperaturänderungen auf sie einwirken. Sie wendeten die Mathematik auf Simulationen möglicher künftiger Schicksale von Meeresgletschern wie dem Thwaite-Gletscher an.

Sie machten eine weitere überraschende Entdeckung. Normalerweise gleicht das Eis der Antarktis die Auswirkungen aus, wenn die klimatischen Bedingungen stark schwanken. Der Eisfluss kann zwar allmählich, aber nicht wild ansteigen, aber die Instabilität hat in den Simulationen den gegenteiligen Effekt hervorgerufen.

„Das System hat die Schwankungen nicht gedämpft, sondern sogar verstärkt. Dies hat die Wahrscheinlichkeit eines schnellen Eisverlusts erhöht “, sagt Robel.

Wie schnell ist 'schnell'?

Die Zeitskala der Studie war Jahrhunderte, wie es für Meeresspiegelstudien üblich ist. In den Simulationen trat der kolossale Eisverlust des Thwaites-Gletschers nach 600-Jahren ein, aber es könnte früher kommen.

„Es könnte in den nächsten 200 bis 600 Jahren passieren. Das hängt von der Topographie des Grundgesteins unter dem Eis ab, und wir wissen es noch nicht genau “, sagt Seroussi.

Bisher haben die Antarktis und Grönland einen kleinen Teil ihres Eises verloren, doch die Küsteninfrastrukturen sehen sich bereits den Herausforderungen zunehmender Überschwemmungen und Sturmfluten gegenüber. Wissenschaftler erwarten, dass der Meeresspiegel bis zum Ende dieses Jahrhunderts um bis zu zwei Fuß ansteigen wird.

Nach Angaben der Smithsonian Institution blieb der Meeresspiegel etwa 2,000 Jahre lang bis zu den späten 1800 konstant, dann stieg er an. Die jährliche Anstiegsrate des Meeresspiegels hat sich seit 1990 ungefähr verdoppelt.

Gerard Roe von der University of Washington ist Mitautor der Studie, die in der Proceedings of the National Academy of Sciences.

Die National Science Foundation und die NASA finanzierten die Forschung. Die Ergebnisse, Schlussfolgerungen oder Empfehlungen stammen von den Autoren und nicht unbedingt von den Finanzierungsagenturen.

Quelle: Georgia Tech

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