Forscher haben herausgefunden, dass die Bewegung der Gletscher in Grönland komplexer ist als bisher angenommen, mit Verformungen in Regionen mit wärmerem Eis, die kleine Wassermengen enthalten, die für Bewegungen verantwortlich sind, von denen oft angenommen wurde, dass sie durch Gleiten dort verursacht werden, wo das Eis auf das darunter liegende Grundgestein trifft .
Das internationale Forscherteam unter der Leitung der University of Cambridge verwendete Computermodellierungstechniken, die auf früheren faseroptischen Messungen des grönländischen Eisschilds basieren, um ein detaillierteres Bild des Verhaltens des zweitgrößten Eisschilds der Welt zu erstellen.
Ihre Ergebnisse, berichtet in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschrittekönnte verwendet werden, um genauere Vorhersagen darüber zu entwickeln, wie sich der grönländische Eisschild als Reaktion auf den Klimawandel weiter bewegen wird.
Der Massenverlust des grönländischen Eisschilds hat sich seit den 1980er Jahren versechsfacht und trägt nun am meisten zum globalen Meeresspiegelanstieg bei. Etwa die Hälfte dieses Massenverlusts stammt aus dem Oberflächenabfluss von Schmelzwasser, während die andere Hälfte durch den Abfluss von Eis direkt in den Ozean durch schnell fließende Gletscher, die das Meer erreichen, getrieben wird.
Der ANTWORT untersucht die Dynamik des grönländischen Eisschilds mithilfe einer Kombination aus physikalischen Messungen und Computermodellen.
Die aktuelle Forschung baut auf früheren Beobachtungen auf, die das RESPONDER-Team im Jahr 2021 mit Glasfaserkabeln gemeldet hat. In dieser Arbeit fand das Team heraus, dass die Temperatur von Eisschilden nicht als sanfter Gradient variiert, sondern weitaus heterogener ist, wobei Bereiche mit stark lokalisierter Verformung das Eis weiter erwärmen.
Die Bohrlochmessungen zeigten auch, dass das Eis an der Basis geringe Mengen – bis zu etwa zwei Prozent – Wasser enthält. Diese gemischte Eis-Wasser-Schicht, sogenanntes gemäßigtes Eis, war an manchen Stellen der Eisdecke etwa acht Meter dick, an anderen Stellen war sie bis zu 70 Meter dick.
„Die Zugabe selbst winziger Wassermengen macht das Eis erheblich weicher und verwandelt es in ein einzigartiges Material mit wesentlich veränderten mechanischen Eigenschaften“, sagte Erstautor Dr. Robert Law, der die Arbeit abgeschlossen hat, als er am Scott Polar Research Institute in Cambridge arbeitete und jetzt ist mit Sitz an der Universität Bergen. „Wir wollten wissen, warum die Dicke dieser Schicht so stark variiert, denn wenn wir sie nicht vollständig verstehen, werden unsere Modelle des Eisschildverhaltens die in der Natur ablaufenden physikalischen Prozesse nicht vollständig erfassen.“
„Die Lehrbuchansicht der Gletscherbewegung ist, dass sie mit einer sauberen Unterteilung von basalem Gleiten und interner Verformung auftritt und dass beide gut verstanden werden“, sagte Co-Autor und RESPONDER-Projektleiter Professor Poul Christoffersen, der am SPRI arbeitet. „Aber das ist nicht das, was wir beobachtet haben, als wir Bohrlöcher mit neuen Techniken genau untersucht haben. Mit weniger detaillierten Beobachtungen in der Vergangenheit war es schwierig, ein wirklich gutes Bild davon zu bekommen, wie sich die Eisdecke bewegt, und noch schwieriger, es mit Computermodellen zu replizieren .“
Law, Christoffersen und ihre Kollegen aus Großbritannien, den USA, der Schweiz und Frankreich entwickelten ein Modell, das auf ihren früheren Bohrlochmessungen basiert und alle neuen Beobachtungen berücksichtigen kann.
Wichtig ist, dass sie natürliche Variationen in der Landschaft am Fuß des Eises erklärten, das in Grönland voller felsiger Hügel, Becken und tiefer Fjorde ist. Die Forscher fanden heraus, dass, wenn sich ein Gletscher über ein großes Hindernis oder einen Hügel bewegt, ein Verformungs- und Erwärmungseffekt auftritt, der sich manchmal mehrere hundert Meter von der Basis der Eisdecke erstreckt. Bisher wurde dieser Effekt in Modellen weggelassen.
„Die Belastung der Eisbasis ist auf den Gipfeln dieser Hügel am höchsten, was zu einem stärkeren basalen Gleiten führt“, sagte Law. „Aber bisher haben die meisten Modelle nicht alle diese Variationen in der Landschaft berücksichtigt.“
Durch die Einbeziehung dieser Variationen zeigte das von den Forschern entwickelte Modell, dass sich eine variable Schicht aus gemäßigtem Eis bildet, wenn sich der Gletscher über die Landschaft bewegt, unabhängig davon, ob sich der Gletscher selbst schnell oder langsam bewegt. Die Dicke dieser gemäßigten Eisschicht stimmt mit früheren Bohrlochmessungen überein, weicht jedoch erheblich von Standardmodellierungsmethoden ab, die zur Vorhersage des Meeresspiegelanstiegs anhand von Eisschilden verwendet werden.
„Aufgrund dieser hügeligen Landschaft kann das Eis über kurze Distanzen von nur wenigen Kilometern von einem fast vollständigen Gleiten über seine Basis bis zu einem kaum noch vorhandenen Gleiten übergehen“, sagte Law. „Dies beeinflusst direkt die thermische Struktur – wenn Sie weniger basales Gleiten haben, haben Sie mehr innere Verformung und Erwärmung, was dazu führen kann, dass die Schicht aus gemäßigtem Eis dicker wird und die mechanischen Eigenschaften des Eises über einen weiten Bereich verändert Diese gemäßigte Grundeisschicht kann tatsächlich wie eine Verformungsbrücke zwischen Hügeln wirken und die schnelle Bewegung des viel kälteren Eises direkt darüber erleichtern.“
Die Forscher hoffen, dieses verbesserte Verständnis nutzen zu können, um genauere Beschreibungen der Eisbewegung für die Eisschildmodelle zu erstellen, die zur Vorhersage des zukünftigen Anstiegs des Meeresspiegels verwendet werden.
Mehr Informationen:
Robert Law et al., Komplexe Bewegung grönländischer Eisschildauslassgletscher mit basalem gemäßigtem Eis, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.eabq5180