Wissenschaftler haben ein Eiszeit-Paradox herausgefunden, und ihre Ergebnisse tragen zur zunehmenden Evidenz bei, dass der Klimawandel höhere Meere bringen könnte, als die meisten Modelle vorhersagen.
Kleine Temperaturspitzen des Ozeans, eher als die Luft, trieben wahrscheinlich die schnellen Desintegrationszyklen der ausgedehnten Eisdecke, die einst einen großen Teil Nordamerikas bedeckte.
Das Verhalten dieser uralten Eisdecke - Laurentide genannt - hat die Wissenschaftler jahrzehntelang verwirrt, da sie in der kühlsten Zeit der letzten Eiszeit zu Schmelzen und Splittern ins Meer führten. Eis sollte schmelzen, wenn das Wetter warm ist, aber das ist nicht passiert.
"Wir haben gezeigt, dass wir keine Erwärmung der Atmosphäre brauchen, um großräumige Desintegrationsereignisse auszulösen, wenn sich der Ozean erwärmt und anfängt, die Kanten der Eisschilde zu kitzeln", sagt Jeremy Bassis, außerordentlicher Professor für Klima- und Weltraumwissenschaften und Ingenieurwissenschaften an der Universität von Michigan.
"Es ist möglich, dass moderne Gletscher, nicht nur die Teile, die schweben, sondern auch die Teile, die gerade den Ozean berühren, empfindlicher auf die Erwärmung des Ozeans reagieren, als wir bisher dachten."
Dieser Mechanismus ist heute wahrscheinlich auf dem grönländischen Eisschild und möglicherweise in der Antarktis am Werk. Wissenschaftler wissen dies zum Teil aufgrund der früheren Arbeit von Bassis. Vor einigen Jahren hat er eine neue, genauere Methode entwickelt, um mathematisch zu beschreiben, wie Eis bricht und fließt. Sein Modell hat zu einem tieferen Verständnis darüber geführt, wie der Eisspeicher der Erde auf Veränderungen der Luft- oder Meerestemperatur reagieren könnte und wie sich dies auf den Meeresspiegelanstieg auswirkt.
Letztes Jahr verwendeten andere Forscher es, um vorherzusagen, dass schmelzendes antarktisches Eis den Meeresspiegel um mehr als drei Fuß erhöhen konnte, im Gegensatz zu der vorherigen Schätzung, dass die Antarktis nur Zentimeter durch 2100 beitragen würde.
In der neuen Studie, in der Zeitschrift veröffentlicht NaturForscher verwendeten eine Version dieses Modells auf das Klima der letzten Eiszeit, die etwa vor 10,000 Jahren endete. Sie verwendeten Eiskern- und Meeresboden-Sedimentaufzeichnungen, um die Wassertemperatur und ihre Variation zu schätzen. Ihr Ziel war zu sehen, ob das, was heute in Grönland passiert, das Verhalten des Laurentide Eisschildes beschreiben könnte.
Wissenschaftler beziehen sich auf diese vergangenen Perioden der schnellen Eiszerfall als Heinrich Ereignisse: Eisberge brach die Kanten der Nordhalbkugel Eisschollen und floss in den Ozean und hob den Meeresspiegel um mehr als 6 Füße im Laufe von Hunderten von Jahren. Während die Eisberge drifteten und schmolzen, setzte sich der Schmutz auf dem Meeresboden ab und bildete dicke Schichten, die in Sedimentkernen im Nordatlantik zu sehen sind. Diese ungewöhnlichen Sedimentschichten erlauben es den Forschern, Heinrich-Ereignisse erstmals zu identifizieren.
"Die jahrzehntelange Arbeit an Ozeansedimentaufzeichnungen hat gezeigt, dass diese Kollaps des Eisschildes während der letzten Eiszeit periodisch stattfanden, aber es hat viel länger gedauert, einen Mechanismus zu finden, der erklären kann, warum der Laurentide Eisschild am kältesten kollabierte nur Perioden. Diese Studie hat das getan ", sagt Geochemiker und Co-Autor Sierra Petersen, ein Forscher in den Erd-und Umweltwissenschaften.
Die Forscher wollten den Zeitpunkt und die Größe der Heinrich-Ereignisse verstehen. Durch ihre Simulationen waren sie in der Lage, beides vorherzusagen und zu erklären, warum einige Erwärmungsereignisse Heinrich-Ereignisse ausgelöst haben und andere nicht. Sie identifizierten sogar ein zusätzliches Heinrich-Ereignis, das zuvor verpasst worden war.
Auf Heinrichs Ereignisse folgten kurze Perioden schneller Erwärmung. Die Nordhemisphäre erwärmte sich innerhalb weniger Jahrzehnte um nicht weniger als 15 Grad Fahrenheit. Das Gebiet würde sich stabilisieren, aber dann würde das Eis in den nächsten tausend Jahren langsam zu seinem Bruchpunkt wachsen. Ihr Modell konnte diese Ereignisse ebenfalls simulieren.
Das neue Modell berücksichtigt, wie die Erdoberfläche auf das Gewicht des Eises reagiert. Schweres Eis drückt die Oberfläche des Planeten nieder und treibt es manchmal unter den Meeresspiegel. Das ist, wenn die Eisdecke am anfälligsten für wärmere Meere ist. Aber wenn sich ein Gletscher zurückzieht, prallt die feste Erde wieder aus dem Wasser und stabilisiert das System. Ab diesem Punkt kann sich der Eisschild wieder ausdehnen.
"Es gibt derzeit große Unsicherheit darüber, wie hoch der Meeresspiegel ansteigen wird, und ein Großteil dieser Unsicherheit hängt damit zusammen, ob Modelle die Tatsache berücksichtigen, dass Eisplatten brechen", sagt Bassis. "Was wir zeigen, ist, dass die Modelle, die wir von diesem Prozess haben, sowohl für Grönland als auch für die Vergangenheit funktionieren, so dass wir in der Lage sein sollten, den Anstieg des Meeresspiegels zuversichtlicher vorherzusagen."
Teile der Antarktis haben eine ähnliche Geographie wie Laurentide: Pine Island, Thwaites-Gletscher zum Beispiel.
"Wir beobachten in diesen Regionen eine Erwärmung der Meere und wir sehen, dass sich diese Regionen zu verändern beginnen. In diesem Bereich sehen sie Veränderungen der Ozeantemperatur von etwa 2.7 Grad Fahrenheit ", sagt Bassis. "Das ist eine ziemlich ähnliche Größenordnung, wie wir es bei den Laurentide-Ereignissen vermutet haben. Was wir in unseren Simulationen gesehen haben, ist, dass eine geringe Erwärmung der Ozeane eine Region destabilisieren kann, wenn sie in der richtigen Konfiguration ist und sogar ohne atmosphärische Erwärmung. "
Die National Science Foundation und die National Atmospheric and Oceanic Administration unterstützten die Arbeit.
Quelle: University of Michigan
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