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Was uns die Antarktis über den globalen Klimawandel lehren kann

Im Eis eingeschlossen sind Hinweise darauf, wie das Klima in der Vergangenheit auf Veränderungen reagiert hat.
Im Eis eingeschlossen sind Hinweise darauf, wie das Klima in der Vergangenheit auf Veränderungen reagiert hat

Als Zeugen eines sich über Jahrtausende verändernden Klimas sind die Eisschilde der Antarktis ein einzigartiger Beweis für die Erforschung vergangener Klimaveränderungen, die als Grundlage für Vorhersagen über die Zukunft dienen. Um jedoch Vorhersagen über den gesamten Planeten treffen zu können, ist eine multinationale Zusammenarbeit erforderlich, um die Klimageschichte eines Kontinents zu entschlüsseln.

Der antarktische Eisschild bedeckt 8.3 % der Erdoberfläche und ist der größte Speicher für gefrorenes Süßwasser auf dem Planeten. Wenn das gesamte Eis zu flüssigem Wasser schmelzen würde, würde dies den globalen Meeresspiegel um 57.9 m (190 Fuß) erhöhen – dies wird als „Meeresspiegeläquivalent“ bezeichnet. Dieses Szenario ist zwar extrem, zeigt aber, wie viel Wasser in der Antarktis gespeichert ist und wie wichtig es für unser Klima ist. Die antarktischen Eisschilde sind der Thermostat des Planeten, und dieser Thermostat wird durch die in den Eisschilden gefrorene Wassermenge gesteuert.

Der Verlust von Eisschichten führt zu einer negativen Rückkopplungsschleife. Eisschilde, Schelfe und Gletscher fungieren als riesige reflektierende Oberflächen und reflektieren das Sonnenlicht zurück in den Weltraum. Dadurch halten sie die Erde kühl (dies wird als Albedo-Effekt bezeichnet). Da wir jedoch diese riesigen weißen Flächen verlieren, wird weniger Sonnenlicht reflektiert, sodass sich die Erde wahrscheinlich erwärmt.

Während die Ausdünnung der antarktischen Eisschilde unter anderem bereits auf einen Anstieg der Meerestemperatur zurückgeführt wurde, haben Untersuchungen einer multinationalen wissenschaftlichen Forschungsgruppe gezeigt, dass die Erwärmung der Ozeane zu einem starken Rückgang der Eisschelfs auf der Antarktischen Halbinsel geführt hat letzten 9000 Jahre. Die Gruppe prognostizierte die Auswirkungen eines Anstiegs der Meerestemperatur um 0.3 bis 1.5 °C in einer Tiefe von 50 bis 400 m unter dem Meeresspiegel und vermutete, dass das Schmelzen des Schelfeises dadurch zunehmen wird.

„Um dies zu erreichen, mussten wir unsere Anstrengungen bündeln, weil die Antarktis so groß und noch ziemlich unerforscht ist“, sagt Laura de Santis, Meeresgeologin und ehemalige Chief Officer der Antarktis Vorbei an der antarktischen Eisdecke (Pais) Forschungsprogramm. Erst nach dem Internationalen Geophysikalischen Jahr, einer Initiative zur Verbesserung der wissenschaftlichen Zusammenarbeit in der Antarktis, von 1957 bis 58 investierten mehr Länder Geld in die Erforschung der Antarktis. „[In wissenschaftlicher Hinsicht] haben wir eine recht junge Geschichte von Messungen und wissenschaftlichen Untersuchungen in der Antarktis.“

Das meiste Eis geht an den Rändern der Eisschilde verloren, wo der Ozean schmilzt und Eisbrocken abbricht – ein Prozess, der „Ocean Forcing“ genannt wird
Bild von Pippa Whitehouse (Universität Durham, Großbritannien)

In der Antarktis gibt es drei Eisschilde, wobei sich der überwiegende Teil des Eises im Ostantarktischen Eisschild (EAIS) befindet. Dieser Eisschild bedeckt den größten Teil der antarktischen Landmasse und hat ein Meeresspiegeläquivalent von 53.3 m (175 Fuß), der kleinere Westantarktische Eisschild (WAIS) mit Blick auf das Amundsenmeer und der Eisschild der Antarktischen Halbinsel (APIS). , das bis nach Südamerika reicht, haben Meeresspiegeläquivalente von 4.3 m (14 Fuß) bzw. 0.2 m (0.7 Fuß).

Im Zentrum des EAIS Es gibt sehr wenig Schneefall und sehr wenig Oberflächenschmelze. Die meiste Zeit des Jahres ist diese riesige Fläche kalt und trocken. An der Westküste hingegen fällt viel Schnee und es kommt zu erheblicher Schmelze. Das meiste Eis geht an den Rändern der Eisschilde verloren, wo der Ozean schmilzt und Eisbrocken abbricht – ein Prozess, der „Ocean Forcing“ genannt wird.

Die Geschwindigkeit, mit der Eis im Ozean verloren geht, nimmt zu. Der Großteil dieses Massenverlustes kommt derzeit vom WAIS. „Rund um den größten Teil der Westantarktis fließt Eis direkt in den Ozean“, sagt Pippa Whitehouse, Geographin, Eisschildmodelliererin und ehemalige Chefin von Solid Earth Response und Einfluss auf Cryospheric Evolution (Serce), einem weiteren von ihr geleiteten Forschungsprogramm Wissenschaftlicher Ausschuss für Antarktisforschung (NARBE). „Das Eis sitzt auf dem Meeresboden, was wirklich entscheidend dafür ist, wie es auf Klimaeinflüsse reagiert. Wenn wir den Ozean erwärmen, fließt dieser Ozean direkt an die Eisdecke heran und schmilzt sie von unten.“

Schelfeise spielen eine wichtige Rolle beim Schutz der Antarktis.

Sobald diese Barriere beseitigt ist, beschleunigt sich der Fluss der Eisschilde zum Ozean erheblich und der Meeresspiegel steigt.

Bild von Laura de Santis (INOGS, Italien)

Meereis und Schelfeise (Ausdehnungen von Eisschilden über Wasser) haben kein Äquivalent zum Meeresspiegel. Da sie bereits im Meer schwimmen, würden sie, wenn sie schmelzen würden, den Meeresspiegel nicht verändern (wie ein schmelzender Eiswürfel in einem Getränk, dessen Volumen gleich bleibt). Aber Schelfeise spielen immer noch eine wichtige Rolle beim Schutz der Antarktis, sagt Whitehouse. Sie stützen die Eisschilde, die in sie eindringen, und sobald diese Barriere entfernt ist, beschleunigt der Fluss der Eisschilde in den Ozean den Transport von angelandetem Eis in den Ozean erheblich und führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels.

„Wenn wir diese Stützpfeiler verlieren, wird die Geschwindigkeit, mit der wir mehr Eis von den Eisschilden verlieren, zunehmen“, sagt Whitehouse.

Pais, Serce und die Instabilitäten und Schwellenwerte in der Antarktis (Sofort-)Forschungsprogramme von SCAR vereinen Wissenschaftler aus 45 Mitgliedsländern, darunter Geologen, Chemiker, Biologen und Ökonomen, um die Wechselwirkungen zwischen Ozeanen, Atmosphäre und Kryosphäre zu analysieren, um Rekonstruktionen der Eisschildmasse aus der Vergangenheit und Prognosen für die Eisschildmasse in der Zukunft zu erstellen.

„Wir müssen multidisziplinäre Arbeiten kombinieren, um die Empfindlichkeit der Eisschilde gegenüber der anhaltenden Klimaerwärmung und einer noch stärkeren Erwärmung, die in den nächsten Jahrzehnten erwartet wird, zu verstehen“, sagt de Santis.

Bild von Tim Naish – Victoria University of Wellington, Neuseeland

Die Wissenschaft legt nahe, dass [das Schmelzen der Eisdecke] in menschlichen Zeitskalen instabil und möglicherweise irreversibel ist – Tim Naish

Jeder Experte bringt einzigartige Forschungsinteressen mit, die unser Verständnis darüber erweitern, wie sich der Klimawandel auf verschiedene Systeme auswirkt. Durch das Bohren tief in den gefrorenen antarktischen Boden entsteht eine völlig neue Welt. Vor etwa 90 Millionen Jahren, in der Kreidezeit, war die Antarktis ein üppiger Sumpf. Proben aus der Erde unter dem Eis enthalten Pollen, Sporen und Wurzeln.

Trotz seines kalten Aussehens Der Meeresboden rund um die Antarktis ist die Heimat winziger Mikroorganismen. Manches Leben überlebt sogar unter dem Eis, wie z Algen und Bärtierchen in subglazialen antarktischen Seen. Während der Schwerpunkt der Forschung in der Antarktis auf der Modellierung der Eisdecke und den Auswirkungen des Eisverlusts auf den Meeresspiegel liegt, gibt es auch ein Zuhause für Biologen und Ökologen SCARs Projekte.

Die Auswirkungen des Klimawandels werden wahrscheinlich zu größeren Veränderungen an den Polen der Erde führen als im globalen Durchschnitt, ein Prozess, der Polaramplification genannt wird. Das hat das Pais-Projekt herausgefunden Die Polarverstärkung wird sich beschleunigen, was bedeutet, dass das Verhältnis der Erwärmung an den Polen im Vergleich zum Rest der Welt zunehmen wird.

„Die Wissenschaft legt nahe, dass [das Schmelzen des Eisschildes] auf menschlichen Zeitskalen instabil und möglicherweise irreversibel ist“, sagt Tim Naish, Paläoklimatologe und Geschäftsführer von Instant. „Was wir in Satellitendaten und Ozeanmessungen sehen, ist, dass dort, wo sich der Ozean an der Küste der Antarktis zu erwärmen beginnt, Eis in diesen warmen Ozean fließt und diese Eisschilde beginnen aufzubrechen.“

Naish sagt, der nächste Schritt bestehe darin, diese Botschaft breiter zu verbreiten. „Ein großer Teil unserer Arbeit besteht darin, die Auswirkungen dieser Veränderungen auf die Menschheit und die Gesellschaft zu erklären.“

„Wissenschaftliche Forschung kann einfach nicht mehr im Backoffice durchgeführt werden“, sagt Naish. „Es muss auf eine gemeinsam produzierte und gemeinsam gestaltete Weise mit denen erfolgen, die diese Wissenschaft ebenfalls nutzen. Und ich denke, das ist etwas, dessen sich Scar immer mehr bewusst wird.“


Dieser Artikel wurde von Elvis Bahati Orlendo von der International Foundation For Science, Stockholm und Elodie Chabrol von Pint of Science rezensiert.

Bezahlt und präsentiert vom International Science Council.

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