Jahre von Forschung zeigen, dass die Signale des Klimawandels in der Arktis verstärkt werden und dass das Meereis in dieser Region empfindlich auf eine Zunahme der arktischen Erwärmung reagiert. Meereis verändert den Austausch von Wärme, Impuls und Masse zwischen der Atmosphäre und dem Ozean erheblich. Daher spielen die Zeitpunkte der Meereisschmelze und des Beginns des Gefrierens sowie die Länge der Schmelz- und Gefriersaison eine Schlüsselrolle im „Wärmehaushalt“ des Atmosphäre-Eis-Ozean-Systems.
Bisher haben die meisten Studien die arktischen Schmelz- und Gefrierbeginne mithilfe von Fernerkundungsbeobachtungen von der Oberfläche berechnet, aber selten den Gefrier-Tau-Prozess am Eisboden untersucht.
In einem neue Studie heute in der Zeitschrift European Geosciences Union veröffentlicht Die Kryosphäre, hat ein internationales Team von Wissenschaftlern von 2001 bis 2018 Daten aus mehreren Quellen synthetisiert, um die räumlich-zeitlichen Variationen sowohl des oberflächlichen als auch des basalen Schmelz-/Gefrierbeginns zu untersuchen und den Mechanismus dahinter aufzudecken. Diese Ergebnisse könnten unser Verständnis von Veränderungen im System Atmosphäre-Eis-Ozean und der Massenbilanz von Meereis in einer sich verändernden Arktis verbessern.
Mögliche Verzögerung des arktischen Meereisverlusts?
„Eine dünnere Eisdicke und eine dünnere Schneedecke begünstigen einen früheren basalen Gefrierbeginn. Der Ozean spielt saisonübergreifend eine Rolle bei der Regulierung des Wachstums oder Zerfalls von Meereis“, erklärt der Hauptautor Long Lin vom Polar Research Institute of China.
Die Forscher fanden heraus, dass der durchschnittliche basale Gefrierbeginn des arktischen mehrjährigen Eises fast 3 Monate später war als der der Oberfläche. „Basierend auf synchronen Eis- und zugrunde liegenden Ozeanbeobachtungen fanden wir die basale Einfrierverzögerung des Eises relativ zur Oberfläche, die auf die Regulierung der Wärmekapazität des Meereises selbst und die ozeanische Wärmeabgabe aus der gemischten Ozeanschicht und dem Untergrund zurückgeführt werden kann Schicht“, sagt Lin.
Obwohl dünneres Eis im Allgemeinen eine längere Gefriersaison erfährt, kann laut Lin das gesamte Eiswachstum den Meereisverlust im Sommer immer noch nicht ausgleichen. „Aus einem anderen Blickwinkel wird die Selbstregulierung des arktischen Meereis-Ozean-Systems den Verlust des arktischen Meereises verzögern.“
Neue Einblicke in den Beginn der Oberflächen- und Bodeneisschmelze
Die Forschung ergab auch, dass der signifikanteste zeitliche Unterschied des Schmelzbeginns zwischen Oberfläche und Boden in der Region Beaufort Gyre auftrat, wo der basale Schmelzbeginn mehr als einen halben Monat früher als an der Oberfläche auftrat. Außerdem weisen sowohl mehrjähriges als auch einjähriges Eis in dieser Region einen Trend zu einem früheren basalen Schmelzbeginn auf, was auf die frühere Erwärmung des Oberflächenozeans zurückzuführen ist, die durch die Verdünnung der Meereisdicke und die Zunahme der Meereismobilität verursacht wird.
Diese Ergebnisse präsentieren das erste vollständige Bild des Gefrier-Tau-Zyklus des arktischen Meereises und seiner Kopplung mit der oberen Atmosphäre und dem darunter liegenden Ozean. Es unterstreicht auch die Bedeutung einer synchronen umfassenden Überwachung des Luft-Eis-Ozean-Systems, das hilft, die physikalische Natur des Kopplungsprozesses zu erklären.
Die Forscher fordern für die Zukunft intensivere und ausführlichere Beobachtungen der Eismassenbilanz verschiedener Eistypen und gleichzeitige Beobachtungen der Eigenschaften des oberen Ozeanwassers. Sie hoffen, dass dies unsere Fähigkeit, das arktische Eis-Ozean-System vollständig zu verstehen, erheblich verbessern wird.
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Long Lin et al., Änderungen im jährlichen Gefrier-Tau-Zyklus des Meereises im Arktischen Ozean von 2001 bis 2018, Die Kryosphäre (2022). DOI: 10.5194/tc-16-4779-2022