Eisbohrkerne liefern erstmals Belege für den raschen Eisverlust der Antarktis in der Vergangenheit

Forscher der Universität Cambridge und des British Antarctic Survey haben den ersten direkten Beweis dafür gefunden, dass der westantarktische Eisschild am Ende der letzten Eiszeit vor etwa achttausend Jahren plötzlich und dramatisch schrumpfte.

Die in einem Eisbohrkern enthaltenen Beweise zeigen, dass die Eisdecke an einer Stelle in knapp 200 Jahren um 450 Meter dünner wurde – das ist mehr als die Höhe des Empire State Building.

Dies ist der erste Beweis irgendwo in der Antarktis für einen derart schnellen Eisverlust. Wissenschaftler befürchten, dass die heutigen steigenden Temperaturen in Zukunft Teile des westantarktischen Eisschildes destabilisieren, möglicherweise einen Wendepunkt überschreiten und einen außer Kontrolle geratenen Kollaps auslösen könnten. Das neue Studieveröffentlicht in Naturgeowissenschaftengibt Aufschluss darüber, wie schnell das antarktische Eis schmelzen könnte, wenn die Temperaturen weiter steigen.

„Wir haben jetzt direkte Beweise dafür, dass dieser Eisschild in der Vergangenheit einen schnellen Eisverlust erlitten hat“, sagte Professor Eric Wolff, leitender Autor der neuen Studie vom Department of Earth Sciences in Cambridge. „Dieses Szenario existiert nicht nur in unseren Modellvorhersagen und es könnte erneut passieren, wenn Teile dieser Eisdecke instabil werden.“

Die Eisschilde der Antarktis enthalten von West nach Ost genügend Süßwasser, um den globalen Meeresspiegel um etwa 57 Meter anzuheben. Der westantarktische Eisschild gilt als besonders gefährdet, da ein Großteil davon auf Grundgestein liegt, das unter dem Meeresspiegel liegt.

Modellvorhersagen deuten darauf hin, dass in den nächsten Jahrhunderten ein großer Teil des westantarktischen Eisschildes verschwinden könnte, was zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen könnte. Wann genau und wie schnell das Eis verloren gehen könnte, ist allerdings ungewiss.

Eine Möglichkeit, Eisschildmodelle zu trainieren, um bessere Vorhersagen zu treffen, besteht darin, sie mit Daten über den Eisverlust aus Erwärmungsperioden in der Erdgeschichte zu versorgen. Auf dem Höhepunkt der letzten Eiszeit vor 20.000 Jahren bedeckte das antarktische Eis eine größere Fläche als heute. Als unser Planet auftaut und die Temperaturen langsam ansteigen, schrumpft der westantarktische Eisschild mehr oder weniger auf sein heutiges Ausmaß.

„Wir wollten wissen, was mit dem westantarktischen Eisschild am Ende der letzten Eiszeit passiert ist, als die Temperaturen auf der Erde anstiegen, wenn auch langsamer als die derzeitige anthropogene Erwärmung“, sagte Dr. Isobel Rowell, Co-Autorin der Studie vom British Antarctic Survey. „Anhand von Eisbohrkernen können wir in diese Zeit zurückgehen und die Dicke und Ausdehnung des Eisschildes abschätzen.“

Eiskerne bestehen aus Eisschichten, die sich beim Schneefall bildeten und dann über Jahrtausende hinweg vergraben und zu Eiskristallen verdichtet wurden. In jeder Eisschicht sind Blasen aus alter Luft und Schadstoffen eingeschlossen, die sich jedes Jahr mit dem Schneefall vermischten – was Hinweise auf das sich ändernde Klima und die Eisausdehnung lieferte.

Die Forscher bohrten 2019 einen 651 Meter langen Eiskern vom Skytrain Ice Rise. Dieser Eishügel befindet sich am Rand des Eisschildes, nahe der Stelle, an der geerdetes Eis in das schwimmende Ronne-Schelfeis fließt.

Nachdem die Forscher die Eiskerne bei -20 °C nach Cambridge zurücktransportiert hatten, analysierten sie sie, um die Eisdicke zu rekonstruieren. Zunächst maßen sie stabile Wasserisotope, die die Temperatur zum Zeitpunkt des Schneefalls angeben. In höheren Lagen nimmt die Temperatur ab (denken Sie an kalte Bergluft), sodass wärmere Temperaturen mit tiefer gelegenem, dünnerem Eis gleichgesetzt werden konnten.

Sie maßen auch den Druck der im Eis eingeschlossenen Luftblasen. Wie die Temperatur variiert auch der Luftdruck systematisch mit der Höhe. Tiefer liegendes, dünneres Eis enthält Luftblasen mit höherem Druck.

Diese Messungen zeigten, dass das Eis vor 8.000 Jahren schnell dünner wurde. „Sobald das Eis dünner wurde, schrumpfte es sehr schnell“, sagte Wolff, „das war eindeutig ein Wendepunkt – ein außer Kontrolle geratener Prozess.“

Sie glauben, dass diese Ausdünnung wahrscheinlich dadurch ausgelöst wurde, dass warmes Wasser unter den Rand des westantarktischen Eisschildes gelangte, das normalerweise auf Grundgestein sitzt. Dadurch löste sich wahrscheinlich ein Teil des Eises vom Grundgestein, sodass es plötzlich schwimmen konnte und das heutige Ronne-Schelfeis bildete. Dies ermöglichte dann, dass der benachbarte Skytrain-Eisanstieg, der nicht mehr durch geerdetes Eis zurückgehalten wurde, schnell dünner wurde.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass der Natriumgehalt des Eises (der aus Salz in der Meeresgischt stammt) etwa 300 Jahre nach dem Ausdünnen des Eises anstieg. Daraus erfuhren sie, dass das Schelfeis nach dem Ausdünnen des Eises zurückschrumpfte, so dass das Meer Hunderte von Kilometern näher an ihrem Standort lag.

„Aus Modellen wussten wir bereits, dass das Eis zu diesem Zeitpunkt dünner wurde, aber das Datum dafür war ungewiss“, sagte Rowell. Eisschildmodelle vermuteten den Rückzug vor 12.000 bis 5.000 Jahren und konnten nicht sagen, wie schnell er geschah. „Wir haben jetzt eine sehr genau datierte Beobachtung dieses Rückzugs, die in verbesserte Modelle eingebaut werden kann“, sagte Rowell.

Obwohl sich der westantarktische Eisschild vor 8.000 Jahren schnell zurückzog, stabilisierte er sich, als er ungefähr seine heutige Ausdehnung erreichte. „Jetzt kommt es darauf an, herauszufinden, ob zusätzliche Wärme das Eis destabilisieren und dazu führen könnte, dass es sich wieder zurückzieht“, sagte Wolff.