Physikbasiertes Modell zeigt: Erwärmung hat stärkeren Einfluss auf Grönlands Firn als Abkühlung

Aus Eiskernforschung wissen Wissenschaftler, dass es einfacher ist, eine Eisschicht zu schmelzen, als sie wieder zu gefrieren. Nun kennen sie zumindest einen Teil des Grundes dafür, und einer neuen Studie zufolge hat es mit der „Schwammigkeit“ des Eises zu tun. veröffentlicht 24. Juli in Die Kryosphäre.

Die Studie verwendet ein physikbasiertes numerisches Modell, um die Auswirkungen von Erwärmung und Abkühlung auf Firn, die poröse Schicht zwischen Schnee und Gletschereis, auf dem gesamten grönländischen Eisschild zu bewerten. Megan Thompson-Munson, eine Doktorandin bei CIRES und ATOC, leitete die Studie zusammen mit ihren Betreuern: CIRES Fellow Jen Kay und INSTAAR Fellow Brad Markle.

„Das Ausmaß der Veränderungen, die innerhalb der Firnschicht durch Erwärmung und Abkühlung auftreten, ist nicht gleich groß“, sagte Megan Thompson-Munson. „Wenn wir Tausende oder Millionen von Jahren betrachten, sehen wir insgesamt ein asymmetrisches Verhalten der Eisschichten: Eisschichten können schnell schmelzen, brauchen aber lange, um zu wachsen. Diese Firn-Asymmetrie, die wir identifiziert haben, ist ein kleines Stück dieses Puzzles.“

Firn bedeckt etwa 90 % des grönländischen Eisschildes. In höheren Lagen bedeckt er zusammen mit Schnee Hunderte Meter Eis und dient als Puffer gegen den Anstieg des Meeresspiegels. Damit ist er für den Erhalt der arktischen Gletscher in einem wärmer werdenden Klima unverzichtbar. Firn ist porös und schwammig, sodass Wasser auf seinem Weg zur darunter liegenden festen Eisschicht durchdringen kann. Dort kann es wieder gefrieren und die bestehende Eisdecke vergrößern, anstatt ins Meer zu fließen.

In dieser Studie stellten die Forscher fest, dass steigende Temperaturen die Effizienz der Speicherung von Schmelzwasser durch Firn rapide verändern, und dass sinkende Temperaturen möglicherweise nicht so weit zu der vollständigen Erholung des Firns beitragen, wie die Wissenschaftler vielleicht gehofft hatten.

„Die Erwärmung verringert das, was wir ‚Firnluftgehalt‘ oder ‚Schwammigkeit‘ nennen“, sagte Thompson-Munson. „Durch die Erwärmung geht also mehr Schwammigkeit verloren, als durch die Abkühlung wiedergewonnen werden kann. Und das ist wichtig, weil dieser poröse Firn den Beitrag der Eisdecke zum Meeresspiegelanstieg abfedern kann.“

Um zu verstehen, wie Firn auf steigende und fallende Temperaturen reagiert, verwendete das Team ein physikbasiertes Computermodell namens SNOWPACK und konzentrierte sich auf eine Variable: die Temperatur. Die Studie ist in zweierlei Hinsicht die erste ihrer Art. Erstens untersuchten die Forscher die Auswirkungen steigender und fallender Temperaturen auf den grönländischen Firn. Zweitens umfasste der Forschungsumfang die gesamte Eisfläche, während sich frühere Studien auf kleinere geografische Gebiete konzentrierten.

„Die grönländische Eisdecke verliert bei Erwärmung schneller an Masse, als sie bei Abkühlung an Masse zunimmt“, sagte Kay. „Der entscheidende Fortschritt dieser Studie ist, dass Grönlands Firn zu dieser asymmetrischen Reaktion beiträgt, die stärker von Erwärmung als von Abkühlung geprägt ist.“

Thompson-Munson sagte, die Studie werfe eine wichtige Frage in Bezug auf Geoengineering und die Möglichkeit auf, die Erwärmung unserer Erde umzukehren. Alle Geoengineering-Konzepte, die darauf abzielen, die Temperaturen in der Arktis zu senken, könnten Eis und Schnee möglicherweise nicht so effizient konservieren wie gedacht; der Grad der Abkühlung muss den Grad der Erwärmung übersteigen, damit Firn und Gletscher wieder ihren Normalzustand erreichen.

„Um die ursprünglichen Bedingungen wiederherzustellen, müssten wir viel stärker abkühlen oder auch andere Variablen ändern“, sagte Thompson-Munson. „Es ist schwer, das, was wir bereits getan haben, rückgängig zu machen.“