Der grönländische Eisschild bedeckt 1,7 Millionen Quadratkilometer (660.200 Quadratmeilen) in der Arktis. Wenn es vollständig schmilzt, würde der globale Meeresspiegel um etwa 7 Meter (23 Fuß) steigen, aber die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wie schnell die Eisdecke schmelzen könnte. Die Modellierung von Kipppunkten, bei denen es sich um kritische Schwellenwerte handelt, an denen sich ein Systemverhalten irreversibel ändert, hilft Forschern herauszufinden, wann diese Schmelze auftreten könnte.
Teilweise auf Kohlenstoffemissionen basierend, identifizierte eine neue Studie unter Verwendung von Simulationen zwei Wendepunkte für das grönländische Eisschild: Die Freisetzung von 1000 Gigatonnen Kohlenstoff in die Atmosphäre wird den südlichen Teil des Eisschilds zum Schmelzen bringen; etwa 2500 Gigatonnen Kohlenstoff bedeuten den dauerhaften Verlust fast der gesamten Eisdecke.
Nachdem wir ungefähr 500 Gigatonnen Kohlenstoff emittiert haben, sind wir ungefähr auf halbem Weg zum ersten Wendepunkt.
„Der erste Wendepunkt ist nicht weit von den heutigen Klimabedingungen entfernt, sodass wir Gefahr laufen, ihn zu überschreiten“, sagte Dennis Höning, Klimawissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, der die Studie leitete. „Sobald wir anfangen zu rutschen, werden wir von dieser Klippe stürzen und können nicht wieder hochklettern.“
Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe.
Das grönländische Inlandeis schmilzt bereits; Zwischen 2003 und 2016 verlor er jedes Jahr etwa 255 Gigatonnen (Milliarden Tonnen) Eis. Ein Großteil der bisherigen Schmelze fand im südlichen Teil des Eisschildes statt. Luft- und Wassertemperatur, Meeresströmungen, Niederschlag und andere Faktoren bestimmen, wie schnell die Eisdecke schmilzt und wo sie Eis verliert.
Die Komplexität, wie diese Faktoren sich gegenseitig beeinflussen, zusammen mit den langen Zeitskalen, die Wissenschaftler für das Schmelzen einer Eisdecke dieser Größe berücksichtigen müssen, machen es schwierig vorherzusagen, wie die Eisdecke auf verschiedene Klima- und Kohlenstoffemissionsszenarien reagieren wird.
Frühere Forschungen identifizierten eine globale Erwärmung von 1 bis 3 Grad Celsius (1,8 bis 5,4 Grad Fahrenheit) als die Schwelle, ab der das grönländische Eisschild irreversibel schmelzen wird.
Um umfassender zu modellieren, wie sich die Reaktion des Eisschilds auf das Klima im Laufe der Zeit entwickeln könnte, verwendete Hönings neue Studie zum ersten Mal ein komplexes Modell des gesamten Erdsystems, das alle wichtigen Rückkopplungsprozesse des Klimas umfasst, gepaart mit einem Modell des Verhaltens des Eisschilds . Sie verwendeten zunächst Simulationen mit konstanten Temperaturen, um Gleichgewichtszustände der Eisdecke oder Punkte zu finden, an denen Eisverlust gleich Eisgewinn war. Dann führten sie eine Reihe von 20.000 Jahre dauernden Simulationen mit Kohlenstoffemissionen im Bereich von 0 bis 4.000 Gigatonnen Kohlenstoff durch.
Aus diesen Simulationen leiteten die Forscher den 1.000-Gigatonnen-Kohlenstoff-Kipppunkt für das Schmelzen des südlichen Teils der Eisdecke und den noch gefährlicheren 2.500-Gigatonnen-Kohlenstoff-Kipppunkt für das Verschwinden fast der gesamten Eisdecke ab.
Wenn die Eisdecke schmilzt, wird ihre Oberfläche immer tiefer liegen und wärmeren Lufttemperaturen ausgesetzt sein. Wärmere Lufttemperaturen beschleunigen das Schmelzen, wodurch es abfällt und sich weiter erwärmt. Die globalen Lufttemperaturen müssen für Hunderte von Jahren oder sogar noch länger erhöht bleiben, damit diese Rückkopplungsschleife wirksam wird; ein kurzer Sprung von 2 Grad Celsius (3,6 Grad Fahrenheit) würde es nicht auslösen, sagte Höning. Aber sobald das Eis die Schwelle überschreitet, würde es unweigerlich weiter schmelzen. Selbst wenn das atmosphärische Kohlendioxid auf vorindustrielle Werte reduziert würde, würde dies nicht ausreichen, um die Eisdecke wesentlich nachwachsen zu lassen.
„Wir können die CO2-Emissionen nicht viel länger mit der gleichen Rate fortsetzen, ohne zu riskieren, die Wendepunkte zu überschreiten“, sagte Höning. „Der größte Teil des Abschmelzens der Eisdecke wird in den nächsten zehn Jahren nicht stattfinden, aber es wird nicht allzu lange dauern, bis wir nicht mehr dagegen angehen können.“
Mehr Informationen:
Dennis Höning et al, Multistabilität und transiente Reaktion des grönländischen Eisschilds auf anthropogene CO2-Emissionen, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2022GL101827