Das Ende des Schelfeises?

Vor wenigen Tagen erreichten uns Satellitenbilder von der Antarktis, die das dramatische Abbrechen eines 41 mal 2.5 km großen Teiles des Wilkens-Eisschelfs am 28 Februar zeigten. Letzte Woche folgte dann das Auseinanderbrechen einer vielgrößeren Eisfläche von 405 Quadratkilometern. Müssen wir dem Ende des Schelfeises entgegensehen?

Quelle: Britisch Antarctic Survey 

Der britische Antarktisforscher David Vaughn macht die in den letzten Jahren stark angestiegene Lufttemperatur in der Region der Antarktischen Halbinsel südlich von Südamerika für das Abbrechen verantwortlich. Das Wilkens-Eisschelf liegt auf der Westseite der Halbinsel und sollte damit betroffen sein. Schon im Jahr 2002 gab es einen größeren spektakulären Kollaps eines Eisschelfs, des Larsen B, auf der Ostseite der Antarktischen Halbinsel. Dieses dramatische Ereignis reihte sich allerdings ein in den generellen Rückzug der Larsen-Eisschelfs in den letzten 20 Jahren, wie die Graphik zeigt. 

Quelle: Britisch Antarctic Survey 

Die beobachtete Erwärmung der Luftmassen über der Antarktischen Halbinsel ist mit über 1°C während der vergangenen 20 Jahre tatsächlich rekordverdächtig. Ein solch dramatischer Wandel legt den Schluss nahe, dass dieses eine erste Folge derglobalen Erwärmung ist. Aber können wir da sicher sein?

Was ist eigentlich genau der Unterschied zwischen Meereis, Schelfeis und einem Gletscher?

Eis welches durch Schneefall über Land gebildet wird und langsam den Hang hinab Richtung Meer„fließt“ wird mit dem Wort Gletscher bezeichnet. Das Gleichgewicht von Gletschern wird bestimmt von der Menge des winterlichen Schneefalls und dem Tauen im Sommer. Wenn die Luft im Sommer wärmer wird, nimmt das Abschmelzen zu. Die Gletscher verlieren an Masse und „ziehen sich zurück“. Diese Tendenz wird global bei der Mehrheit der kleineren Gletscher beobachtet. Wird dieTemperatur im Winter wärmer, erhöht sich in der Regel der atmosphärische Feuchtetransport von den Ozeanen auf das Land und es kommt zu erhöhtem Schneefall. Dann werden die Gletscher mächtiger und „vergrößern“ sich. In der Erdgeschichte haben wir beide Klimaverschiebungen mit entsprechenden Veränderungen der Gletscher beobachten können.

Wenn Gletscher in das Meer „fließen“, können zwei Dinge passieren. Ist der Hang den das Eis herabfließt relativ stark geneigt brechen an der Kante des Gletschers immer wieder große Eisbrocken ab und fallen in das Meer: Der Gletscher kalbt. Dabei fällt Landeis in das Meer und erhöht damit Stück für Stück den Meerespiegel.Das Kalben passiert oft mit lautem Getöse und spektakulären Spritzwasser-Fontainen. Dieses Schauspiel der Naturgewalten lockt vielemoderner Kreuzfahrer in die polaren Gebiete. Ist der Untergrund allerdings relativ flach fließt der Gletscher langsam in das Meer hinein ohne auffälliges Getöse. Die Stelle wo er vom festen Boden abhebt und im Meer zu schwimmen beginnt nennen die Fachleute die „grounding line“. Das schwimmende Gletschereis dahinter wird Eisschelf genannt. An einigen Stellen rund um das Antarktische Festland ist das Schelfeis mehrere Hundert Kilometer lang. Meereis hingegen entsteht durch gefrierendes Meerwasser und braucht zu seiner Entstehung kalte Luftmassen, die dem Ozean die Wärme entlocken.

Wie sieht das Ende eines Eisschelfs aus?

Wenn das Eis in Regionen wärmerer Luftmassen gerät und oder mehr direktes Sonnelicht erhält, kann es von oben schmelzen. Irgendwann wird das Eis dünn genug, das es von Stürmen und Wellen erfasst wird und vom festen Eisschelf abbricht. Das ist allerdings die Ausnahme. Die Mehrheit der Eisschelfe werden vom Ozean von unten abgeschmolzen. „Warmes“ Wasser (vielleicht 0-2°C warm) strömt in der Nähe des Meeresbodens in Richtung Grundlinie („grounding line“) und schmelzt das darüberliegende Eis. Dadurch reduziert sich der Salzgehalt der Meerwassers, es bekommt eine geringere Dichte und steigt entlang der Unterseite der Schelfeises auf und fließt weg von der Grundlinie zurück zum offenen Ozean.

Soweit das einfache Bild. Kompliziert wird die Situation durch die Druckabhängigkeit der Gefrierpunkts von Wasser. Ist das Eisschelf dick und die Grundlinie mehrere Hundert Meter tief kann es passieren, dass das Schmelzwasser nahe der Grundlinie weiter oben am Eisschelf wieder anfriert und damit das Eisschelf dort dicker macht. Wirkt dieser Prozess über viele Jahre, kann es dazu führen, dass ein großes Gebiet der Eisschelfs eine konstante Dicke hat. An irgendeinem Tag, wenn der Wind starkt bläst, die Sonne von oben das Eis abgeschmolzen hat und vielleicht noch ein starkes Wellenfeld sich auf das Eisschelf zubewegt, reicht der interne Halt nicht mehr aus und große Stücke der Eisschelfs lösen sich auf und „zerbröseln“. Wann genau das passiert und die genaue Physik des Vorganges sind aber (noch?) nicht gut verstanden.

Die hochauflösenden Satellitenbilder der letzten 10-15 Jahre ermöglichen es, diese Ereignisse global zu dokumentieren. Und wenn es an einem wolkenfreien Tag passiert, kann man sogar das spektakuläre Aufbrechen und Abtreiben der Eisberge beobachten. Eine 10 Jahre lange Zeitreihe ist aber zu kurz, um zweifelsohne eine Zunahme der Abbruchereignisse zu beweisen. 

Ob also schon in wenigen Jahrzehnten das Ende der Eisschelfe zu erwarten wäre, lässt sich folglich genauso wenig sicher vorhersagen. Zur Zeit ist die Dynamik von Gletschern und Schelfeis eines der hochaktuellen Forschungsgebiete, auf dem alle Klimaforscher auf schnelle Fortschritte und gesichertere Modelle hoffen.

Denn auch wenn das Abbrechen des Schelfeises an sich keine Meeresspiegelerhöhung bewirkt, kann man nicht ausschließen, dass der Eistransport über die Grundlinie danach schneller wird. Und dann gäbe es doch wieder ein Anstieg des Meeresspiegels, wenn mehr Landeis ins Meer „fließt“. Möglich ist auch eine Verlagerung der Grundlinie weiter Inland, dadurch wird die Angriffsfläche für das Abschmelzen von untern vergrößert. Forscher diskutieren über die relative Bedeutung von einer Erwärmung der Luftmassen über dem Eisschelf in Relation zur Erwärmung der Wassermassen, die dann vermehrt von untern schmelzen. Die wenigen gut dokumentierten Stellen rund um die Antarktis zeigen alle eine Erwärmung des Ozeans in den oberen 300 m. Also genau dort wo das Schelfeis den Ozean "spürt". 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die globale Erwärmung das Abschmelzen von Eisschelfen begünstig, sowohl an deren Oberseite durch wärme Luftmassen als auch von "unten" durch den erw.ärmten Ozean. In vielen Gebieten der Antarktis wird ein Rückzug der Eisschelfe beobachtet, manchmal dramatisch, oft nur langsam. An einigen Stellen wurde auch gleichzeitig mit dem Rückzug oder dem Abbrechen von Schelfeis eine Verlagerung der Grundlinie landeinwärts dokumentiert. Diskutiert wird zur Zeit, ob der Verlust der vorgelagerten Eisschelfe eine auf Dauer schnellere Fließgeschwindigkeit begünstigt, oder ob die sich Gletscher "nur" auf einen neuen stabilen Zustand bei ähnlicher langfristiger Abflussgeschwindigkeit mit geringere Ausdehnung hinbewegen.  

Es bleibt also spannend in der Klimaforschung und uns hoffentlich das Ende der Eisschelfe erspart.  

Weitere Links:

National Snow and Ice Data Center

Britisch Antarctic Survey 

PS: 8-April-2008 Mein Blog-Kollege Stefan Rahmstorf hat im Web eine schöne Abbildung zur Erwärmung der bodennahen Luftmassen über die letzten 20 Jahre erstellt von den NASA Kollegen gefunden, die ich hier gerne nachreiche.

EarthObservatory NASA

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