Wissenschaftler auf einem Forschungsschiff in der Antarktis sahen zu, wie die Vorderseite eines Gletschers zerfiel und ihre Messungen „skalierten“. Sie beobachteten nicht nur Störungen an der Meeresoberfläche, sondern zeichneten auch „innere“ Unterwasser-Tsunamis in Haushöhe auf, ein Phänomen, das bisher beim Verständnis der Ozeanvermischung und in Computermodellen übersehen wurde.
Das Team unter der Leitung von Forschern des British Antarctic Survey (BAS) berichtet heute in der Zeitschrift über seine Beobachtungen Wissenschaftliche Fortschritte.
Interne Tsunamis sind ein wichtiger Faktor bei der Vermischung der Ozeane, die sich auf das Leben im Ozean, die Temperaturen in verschiedenen Tiefen und darauf auswirken, wie viel Eis der Ozean schmelzen kann. Eis in der Antarktis fließt entlang gletschergefüllter Täler zur Küste. Während ein Teil des Eises im Ozean schmilzt, zerbricht vieles zu Eisbergen, deren Größe von kleinen Brocken bis zur Größe eines Landes reichen kann.
Ein Team an Bord des BAS-Forschungsschiffs RRS James Clark Ross führte Ozeanmessungen in der Nähe des William-Gletschers auf der Antarktischen Halbinsel durch, als dessen Vorderseite dramatisch in Tausende kleiner Stücke zerfiel.
Der William-Gletscher hat normalerweise ein oder zwei große Kalbungen pro Jahr, und das Team schätzte, dass etwa 78.000 Quadratmeter Eis – etwa die Fläche von 10 Fußballfeldern – abbrachen, wobei die Vorderseite des Gletschers 40 Meter über dem Meeresspiegel aufragte.
Bevor es abbrach, war die Wassertemperatur in etwa 50-100 Metern Tiefe kühler und darunter wärmer. Nach dem Kalben änderte sich dies dramatisch, wobei die Temperatur in verschiedenen Tiefen viel gleichmäßiger war.
Der Hauptautor der Studie, Professor Michael Meredith, Leiter des Polar Oceans-Teams bei BAS, sagte: „Das war ein bemerkenswerter Anblick, und wir hatten das Glück, zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu sein. Viele Gletscher enden im Meer, und ihre Enden spalten sich regelmäßig in Eisberge auf. Dies kann große Wellen an der Oberfläche verursachen, aber wir wissen jetzt, dass es auch Wellen innerhalb des Ozeans erzeugt. Wenn sie brechen, verursachen diese inneren Wellen, dass sich das Meer vermischt, und dies beeinflusst das Leben im Meer, wie wie warm es in unterschiedlichen Tiefen ist und wie viel Eis es schmelzen kann – das ist wichtig, um es besser zu verstehen.
„Ozeanvermischung beeinflusst, wo sich Nährstoffe im Wasser befinden, und das ist wichtig für Ökosysteme und Biodiversität. Wir dachten, wir wüssten, was diese Vermischung verursacht hat – im Sommer dachten wir, es seien hauptsächlich Wind und Gezeiten, aber wir kamen nie auf die Idee, dass das Kalben von Eisbergen dies verursachen könnte interne Tsunamis, die die Dinge so grundlegend durcheinander bringen würden.“
Professor James Scourse, Leiter des Department of Earth and Environmental Sciences an der University of Exeter, war zum Zeitpunkt des Kalbens, das von einem Sky News-Team an Bord festgehalten wurde, Principal Scientific Officer auf der RRS James Clark Ross .
Zwei weitere Wissenschaftler aus Exeter spielten eine zentrale Rolle bei der Interpretation der erfassten Daten, Dr. Katy Sheen und Ph.D. Student Tobias Ehmen vom Center for Geography and Environmental Science auf dem Penryn Campus.
„Oft sind die wichtigsten und aufregendsten Entdeckungen in der Wissenschaft zufällig – man ist zufällig zur richtigen Zeit mit den richtigen Instrumenten und den richtigen Leuten am richtigen Ort – und weil man weiß, dass es wichtig ist, passt man einfach den Arbeitsplan an Machen Sie das Beste aus dem, was die Natur Ihnen bietet“, sagte Professor Scourse. „Wir haben das bereits im Januar 2020 in der Börgen Bay gemacht und als Ergebnis die ersten Daten zu einem Prozess erstellt, der Auswirkungen darauf hat, wie schnell der Ozean die Eisschilde schmelzen kann. Das hat Auswirkungen auf uns alle.“
Im Gegensatz zu Wellen, die durch Wind und Gezeiten verursacht werden, werden Tsunamis durch geophysikalische Ereignisse verursacht, bei denen Wasser plötzlich verschoben wird, beispielsweise durch ein Erdbeben oder einen Erdrutsch.
An einer Handvoll Orten wurden interne Tsunamis festgestellt, die durch Erdrutsche verursacht wurden. Bis jetzt war niemandem aufgefallen, dass sie rund um die Antarktis passieren, wahrscheinlich ständig wegen der Tausenden von kalbenden Gletschern dort. Andere Orte mit Gletschern sind wahrscheinlich ebenfalls betroffen, einschließlich Grönland und anderswo in der Arktis.
Diese zufällige Beobachtung und dieses Verständnis sind wichtig, da sich die Gletscher mit fortschreitender globaler Erwärmung zurückziehen und mehr kalben werden. Dies könnte wahrscheinlich die Anzahl der erzeugten internen Tsunamis und die von ihnen verursachte Vermischung erhöhen.
Dieser Prozess wird in aktuellen Computermodellen nicht berücksichtigt, die es uns ermöglichen, vorherzusagen, was in der Antarktis passieren könnte. Diese Entdeckung verändert unser Verständnis darüber, wie der Ozean rund um die Antarktis gemischt ist, und wird das Wissen darüber verbessern, was dies für das Klima, das Ökosystem und den Anstieg des Meeresspiegels bedeutet.
Professor Meredith bemerkte: „Unser zufälliges Timing zeigt, wie viel mehr wir über diese abgelegenen Umgebungen lernen müssen und wie wichtig sie für unseren Planeten sind.“
Mehr Informationen:
Michael P. Meredith et al, Interne Tsunamigenese und Ozeanvermischung durch Gletscherkalben in der Antarktis, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.add0720