Die Arktis, die eisige Krone der Erde, erlebt eine Klimakrise wie keine andere. Es heizt sich rasend schnell auf – viermal schneller als der Rest unseres Planeten. Sandia-Forscher lüften den Vorhang über die Verringerung des Sonnenlichtreflexionsvermögens oder der Albedo, die die Erwärmung der Arktis beschleunigt.
Die Wissenschaftler sind nicht mit Parkas und Schaufeln bewaffnet. Stattdessen haben sie Daten von GPS-Satellitenradiometern genutzt und das von der Arktis reflektierte Sonnenlicht erfasst. Dieser Datentauchgang könnte der Schlüssel zum Knacken des arktischen Verstärkungscodes sein.
Ihre Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaftliche Berichte.
„Die ungleichmäßige Erwärmung in der Arktis ist sowohl eine wissenschaftliche Kuriosität als auch ein dringendes Anliegen und lässt uns fragen, warum sich diese Landschaft so dramatisch verändert hat“, sagte Erika Roesler, Atmosphären- und Klimawissenschaftlerin bei Sandia.
Frühere Studien deuten darauf hin, dass Rückkopplungen der Meereis-Albedo wahrscheinlich die Verstärkung in der Arktis vorantreiben. Diese Albedo-Feedbacks lassen sich in zwei Hauptbereiche unterteilen. Erstens gibt es eine allgemeine Verringerung des Meereises, was dazu führt, dass der dunkle Ozean stärker freigelegt wird, der mehr Sonnenlicht absorbiert als schneebedecktes Eis, was zu höheren Temperaturen führt. Der zweite Faktor ist das Reflexionsvermögen des verbleibenden Meereises oder die lokale Albedo, zu der auch Wasseransammlungen auf dem Eis aufgrund des Schmelzens gehören.
Ziel der Sandia-Forscher war es, die Verringerung des Reflexionsvermögens in der Arktis besser zu verstehen. Der leitende Wissenschaftler Phil Dreike arbeitete mit der US Space Force zusammen, um für Sandia die Erlaubnis zu erhalten, bisher unveröffentlichte Daten der Radiometer von GPS-Satelliten zu analysieren.
Beobachten Sie den Meereis-Albedo-Prozess. Bildnachweis: Andrew Dormody
„Neue Beobachtungs-Klimadatensätze sind einzigartig. Um als Klimadatensatz zu gelten, müssen sich die Beobachtungen über mehrere Jahre erstrecken. Kleine wissenschaftliche Projekte dauern normalerweise nicht so lange, was diesen Datensatz besonders wertvoll macht“, sagte Roesler.
Amy Kaczmarowski, Ingenieurin bei Sandia, führte eine Analyse der Daten aus den Jahren 2014 bis 2019 durch.
„Es gab zahlreiche lokale Messungen und theoretische Diskussionen zu den Auswirkungen der Wasserpfützenbildung auf die Eisalbedo. Diese Studie stellt eine der ersten umfassenden Untersuchungen der jährlichen Auswirkungen in der Arktisregion dar“, sagte Kaczmarowski.
„Sandias Datenanalyse ergab einen Rückgang des gesamten Reflexionsvermögens um 20 bis 35 % während des arktischen Sommers. Laut Mikrowellen-Meereisausdehnungsmessungen, die im gleichen Zeitraum durchgeführt wurden, ist ein Drittel dieses Reflexionsverlusts auf vollständig geschmolzenes Eis zurückzuführen.“
Die anderen zwei Drittel des Reflexionsverlusts sind wahrscheinlich auf die Verwitterung des verbleibenden Meereises zurückzuführen. „Die wichtigste Entdeckung hier ist, wie stark das verwitterte Eis das Reflexionsvermögen verringert“, fügte Kaczmarowski hinzu. Unter verwittertem Eis versteht man das verbleibende Meereis, das dünner sein kann und Schmelztümpel enthalten kann.
Es wird erwartet, dass die GPS-Satelliten bis 2040 weiterhin Daten liefern. Sandia-Forscher hoffen, dass andere Forscher ihre Erkenntnisse berücksichtigen und in ihre Modelle zur arktischen Verstärkung integrieren. Sie planen, die GPS-Daten weiter auszuwerten und freuen sich über die Zusammenarbeit mit anderen Klimaforschern zur weiteren Analyse.
„Wir werden diese Daten weiterhin nutzen, um verschiedene Regionen der Erde für Klimaanwendungen zu untersuchen“, sagte Kaczmarowski.
Mehr Informationen:
Philip L. Dreike et al.: Breitbandradiometrische Messungen von GPS-Satelliten zeigen, dass die Albedo des Arktischen Ozeans im Sommer schneller abnimmt als das Meereis zurückgeht. Wissenschaftliche Berichte (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-39877-x