Das Schrumpfen des antarktischen Schelfeises beschleunigt sich

Das Brunt-Schelfeis in der Antarktis, fotografiert im Oktober 2011 vom NASA-Forschungsflugzeug DC-8 während eines Flugs der Operation IceBridge. Michael Studinger/NASA

Das Brunt-Schelfeis in der Antarktis, fotografiert im Oktober 2011 vom NASA-Forschungsflugzeug DC-8 während eines Flugs der Operation IceBridge. Michael Studinger/NASA


VonLaurence Padman,Erd- und Weltraumforschung;Fernando Paolo,Universität von Kalifornien, San Diego, undHelen 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 in den Ozean geschmolzen wäre, um etwa 60 Meter ansteigen würde, etwa auf die Höhe eines 20-stöckigen Gebäudes.


Könnte das passieren? Es gibt Hinweise darauf, dass es in der Vergangenheit zu verschiedenen Zeiten viel weniger Eis auf der Antarktis gab als heute. Zum Beispiel während einer längeren warmen Periode, die als bezeichnet wirdEemische ZwischeneiszeitVor etwa 100.000 Jahren hat die Antarktis wahrscheinlich genug Eis verloren, um den Meeresspiegel um mehrere Meter anzuheben.

Wissenschaftler gehen davon aus, 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 hinzufügen, wird die globale Temperatur voraussichtlich um mindestens zwei Grad Fahrenheit steigen2100. Was wird das mit dem Eisschild der Antarktis machen? Selbst ein Meter weltweiter Meeresspiegelanstieg – also das Abschmelzen von nur einem Fünfzigstel des Eisschildes – würde zu massiven Vertreibungen der Küstenbevölkerung führen und große Investitionen erfordern, um Städte, Häfen und andere Küsteninfrastruktur zu schützen oder zu verlagern.

Eis, das die Antarktis verlässt, dringt durch Schelfeise, die die schwimmenden Ränder des Eisschildes sind, in den Ozean ein. Wir gehen davon aus, dass alle Veränderungen des Eisschildes, die durch Veränderungen im Ozean verursacht werden, zuerst von den Schelfeis wahrgenommen werden. Mithilfe von Satellitendaten haben wir analysiert, wie sich die Schelfeis der Antarktis über fast zwei Jahrzehnte verändert haben. UnserePapierveröffentlicht in Science zeigt, dass nicht nur das Schelfeisvolumen zurückgegangen ist, sondern sich die Verluste in den letzten zehn Jahren beschleunigt haben, ein Ergebnis, das Aufschluss darüber gibt, wie sich unser zukünftiges Klima auf den Eisschild und den Meeresspiegel auswirken wird.

Kork in einer Champagnerflasche




Der Zusammenhang zwischen der sich ändernden globalen Temperatur und dem Eisverlust des Eisschildes der Antarktis ist nicht einfach. An sich hat die Lufttemperatur einen ziemlich geringen Einfluss auf den Eisschild, da das meiste davon bereits deutlich unter dem Gefrierpunkt liegt.

Es stellt sich heraus, dass wir, um den Eisverlust zu verstehen, über Veränderungen von Winden, Schneefällen, Meerestemperaturen und -strömungen, Meereis und der Geologie unter den Eisschilden Bescheid wissen müssen. Wir haben noch nicht genug Informationen zu diesen, um zuverlässige Modelle zur Vorhersage der Reaktion des Eisschildes auf Klimaänderungen zu erstellen.

Wir wissen, dass eine wichtige Kontrolle des Eisverlusts aus der Antarktis darin besteht, was dort passiert, wo der Eisschild auf den Ozean trifft. Der antarktische Eisschild gewinnt durch Schneefall an Eis. Der Eisschild breitet sich unter seinem eigenen Gewicht aus und bildet Gletscher und Eisströme, die langsam bergab in Richtung Ozean fließen. Sobald sie sich vom Grundgestein abheben und zu schweben beginnen, werden sie zu Schelfeis. Um im Gleichgewicht zu bleiben, müssen Schelfeise das Eis abwerfen, das sie aus Gletscherströmen und lokalem Schneefall gewonnen haben. Brocken brechen ab, um Eisberge zu bilden, und Eis geht auch vom Boden verloren, indem es schmilzt, wenn warmes Meerwasser darunter fließt.

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Schematische Darstellung eines antarktischen Schelfeises, die die Prozesse zeigt, die die von Satelliten gemessenen Volumenänderungen verursachen. Eis wird dem Schelfeis durch vom Kontinent abfließende Gletscher und durch Schneefall, der sich zu Eis verdichtet, hinzugefügt. Eis geht verloren, wenn Eisberge von der Eisfront abbrechen und in einigen Regionen schmelzen, wenn warmes Wasser in die Meereshöhle unter dem Schelfeis fließt. Unter einigen Schelfeis steigt kaltes und frisches Schmelzwasser bis zu einem Punkt, an dem es wieder auf dem Schelfeis gefriert. Größer anzeigen | Bildnachweis: Helen Amanda Fricker, Professorin, Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego


Ein Schelfeis wirkt ein bisschen wie ein Korken in einer Champagnerflasche und bremst die Gletscher, die aus dem Boden hineinfließen; Wissenschaftler nennen dies den Stützeffekt. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass, wenn Schelfeise dünner werden oder kollabieren, dieGletscherflussvom Land in den Ozean beschleunigt, was zum Anstieg des Meeresspiegels beiträgt. Daher ist es eine wichtige wissenschaftliche Frage zu verstehen, warum Schelfeise die Größe ändern.

Erstellen einer Schelfeiskarte

Der erste Schritt zum Verständnis von Schelfeis besteht darin, herauszufinden, wie stark und wie schnell sie sich in der Vergangenheit verändert haben. In unsererPapier, zeigen wir detaillierte Karten der Veränderungen der Schelfeise rund um die Antarktis basierend auf den 18 Jahren von 1994 bis 2012. Die Daten stammen aus kontinuierlichen Messungen der Oberflächenhöhe, die von drei Radarhöhenmessersatelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gesammelt wurden. Durch den Vergleich der Oberflächenhöhen am gleichen Punkt auf dem Schelfeis zu verschiedenen Zeiten können wir eine Aufzeichnung der Eishöhenänderungen erstellen. Wir können dies dann in Dickenänderungen umwandeln, indem wir die Eisdichte und die Tatsache verwenden, dassEisregale schwimmen.

Frühere Studien über Veränderungen der Dicke und des Volumens des Schelfeises haben Durchschnittswerte für einzelne Schelfeise angegeben oder die zeitlichen Veränderungen als geradlinige Anpassungen über kurze Zeiträume angenähert. Im Gegensatz dazu präsentiert unsere neue Studie hochauflösende (ca. 30 km mal 30 km) Karten von Dickenänderungen in Zeitschritten von drei Monaten für den 18-Jahres-Zeitraum. Dieser Datensatz ermöglicht es uns zu sehen, wie die Ausdünnungsrate zwischen verschiedenen Teilen desselben Schelfeises und zwischen verschiedenen Jahren variiert.


Diese Karte zeigt die Veränderung der Dicke und des Volumens der antarktischen Schelfeise seit 18 Jahren. Die Dickenänderungsraten (Meter/Dekade) sind von -25 (Ausdünnung) bis +10 (Eindickung) farbcodiert. Kreise stellen den Prozentsatz der verlorenen (rot) oder gewonnenen (blauen) Dicke in 18 Jahren dar. Der zentrale Kreis markiert den nicht von den Satelliten vermessenen Bereich (südlich von 81,5°S). Originaldaten wurden zu Kartierungszwecken interpoliert. Bildnachweis: Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego

Diese Karte zeigt die Veränderung der Dicke und des Volumens der antarktischen Schelfeise seit 18 Jahren. Die Dickenänderungsraten (Meter/Dekade) sind von -25 (Ausdünnung) bis +10 (Eindickung) farbcodiert. Kreise stellen den Prozentsatz der verlorenen (rot) oder gewonnenen (blauen) Dicke in 18 Jahren dar. Der zentrale Kreis markiert den nicht von den Satelliten vermessenen Bereich (südlich von 81,5°S). Originaldaten wurden zu Kartierungszwecken interpoliert. Bildnachweis: Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego

Wir stellen fest, dass einige Schelfeise innerhalb von Jahrhunderten dramatisch dünner werden, wenn sich die jüngsten Trends fortsetzen, was ihre Fähigkeit verringert, den Eisschild zu stützen. Andere Schelfeise gewinnen Eis und könnten so den Eisverlust aus dem Boden verlangsamen.

Wenn wir die Verluste um die Antarktis zusammenfassen, stellen wir fest, dass die Volumenänderung aller Schelfeise im ersten Jahrzehnt unserer Aufzeichnungen (1994-2003) fast Null war, aber im Durchschnitt gingen zwischen 2003 über 300 Kubikkilometer pro Jahr verloren und 2012.

Das Beschleunigungsmuster des Eisverlusts variiert zwischen den Regionen. Während der ersten Hälfte des Rekords wurden die Eisverluste aus der Westantarktis durch Gewinne in der Ostantarktis fast ausgeglichen. Nach etwa 2003 stabilisierte sich das Volumen des ostantarktischen Schelfeises, und die Verluste in der Westantarktis nahmen leicht zu.

Veränderungen der Klimafaktoren wie Schneefall, Windgeschwindigkeit und Ozeanzirkulation werden zu unterschiedlichen Mustern der Schelfeisdickenänderung in Zeit und Raum führen. Wir können die „Fingerabdrücke“ dieser Faktoren mit unseren neuen, viel klareren Karten vergleichen, um die Hauptursachen zu identifizieren, die in verschiedenen Regionen der Antarktis unterschiedlich sein können.

Unser 18-jähriger Datensatz hat den Wert langer und kontinuierlicher Beobachtungen der Schelfeise gezeigt und gezeigt, dass kürzere Aufzeichnungen die wahre Variabilität nicht erfassen können. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse zu neuen Denkweisen darüber anregen werden, wie Ozean und Atmosphäre Schelfeis und damit den Eisverlust aus der Antarktis beeinflussen können.

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