Studie identifiziert neue Ursache für schmelzende antarktische Schelfeise

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Forscher haben einen Prozess entdeckt, der zum Abschmelzen von Schelfeis in der Antarktis beitragen kann.

Ein internationales Team von Wissenschaftlern fand heraus, dass benachbarte Schelfeise eine Rolle bei der Entstehung von Instabilitäten in anderen stromabwärts gelegenen Schelfeis spielen.

Die von der University of East Anglia im Vereinigten Königreich geleitete Studie ergab auch, dass ein kleiner Ozeanwirbel – ein System zirkulierender Meeresströmungen – neben dem Thwaites-Schelfeis die Menge des darunter fließenden Gletscherschmelzwassers beeinflussen kann. Wenn dieser Wirbel schwächer ist, kann mehr warmes Wasser in die Bereiche unter dem Schelfeis gelangen und es schmelzen lassen.

Das Thwaites-Schelfeis ist eines der größten Eisschelfs in der Westantarktis und stützt die Ostseite des Thwaites-Gletschers, der sich in den letzten 20 Jahren schnell zurückgezogen hat und unter den antarktischen Gletschern den größten Beitrag zum globalen Anstieg des Meeresspiegels leistet.

Anhand eines einzigartigen Datensatzes, der von Sensoren gesammelt wurde, die unter dem Thwaites-Schelfeis installiert waren – das sich in den letzten Jahrzehnten ebenfalls stark verdünnt und geschwächt hat – beobachteten die Forscher, dass sich die flachen Schichten des Ozeans darunter im Zeitraum von Januar 2020 bis März 2021 erheblich erwärmten.

Der größte Teil dieser Erwärmung wurde durch Gewässer mit einem hohen Volumen an Gletscherschmelzwasser angetrieben, das aus dem weiter östlich gelegenen Pine-Island-Schelfeis stammte und in das Gebiet unterhalb des Thwaites-Schelfeises floss.

Das Gletscherschmelzwasser vermischt sich mit Salzwasser, wenn der Ozean die Basis von Schelfeis schmilzt, und kann eine schwimmende Wasserschicht bilden, die wärmer ist als die

umliegende Gewässer. Dieses leichtere, relativ frischere und wärmere Wasser bringt Wärme, die die Basis des Thwaites-Schelfeises zum Schmelzen bringt.

Der Hauptautor Dr. Tiago Dotto vom Zentrum für Ozean- und Atmosphärenwissenschaften der UEA sagte: „Wir haben einen weiteren Prozess identifiziert, der die Stabilität von Schelfeis beeinflussen könnte, was die Bedeutung der lokalen Ozeanzirkulation und des Meereises aufzeigt.“

„Zirkumpolares Tiefenwasser, eine warme Vielfalt antarktischer Gewässer, spielt eine Schlüsselrolle beim Schmelzen der Basis von Schelfeis. In dieser Studie zeigen wir jedoch, dass Wasser eine große Menge Wärme in flachen Schichten unter einem Schelfeis liefern kann die von anderen schmelzenden Schelfeis in der Nähe stammen.“

„Was also mit einem Schelfeis passiert, kann sich auf das benachbarte Schelfeis auswirken und so weiter. Dieser Prozess ist wichtig für Regionen mit hoher Schelfeisschmelze wie der Amundsensee, da ein Schelfeis neben dem anderen liegt, und den Export Wärme von einem Schelfeis kann durch die Ozeanzirkulation zum nächsten gelangen.“

Dr. Dotto fügte hinzu: „Diese Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Meereis und Ozean sind wichtig, weil sie Warmperioden unter Schelfeis verlängern können, indem sie warmes und mit Schmelzwasser angereichertes Wasser in benachbarte Schelfeishöhlen eindringen lassen.“

„Potenziell in anderen Regionen rund um die Antarktis vorhandene Gyres können auch dazu führen, dass eine größere Anzahl von Schelfeis anfällig für intensives basales Schmelzen ist, das mit anhaltend warmen Bedingungen verbunden ist, und als Folge davon weiter zum globalen Anstieg des Meeresspiegels beitragen.“

Im Januar 2020 bohrten Kollegen aus den USA Löcher in das Eis und installierten Sensoren, die Temperatur, Salzgehalt und Meeresströmung unter dem Thwaites-Schelfeis überwachen.

Über ein Jahr lang übermittelten diese Sensoren per Satellit die Daten, anhand derer sich die Veränderungen der Ozeane erkennen ließen, beispielsweise wie sich die Temperatur und der Schmelzwassergehalt veränderten. Aufgrund dieser Beobachtungen vermuteten die Forscher, dass der Wärmeüberschuss nicht lokal am Thwaites-Schelfeis entstanden sein könnte, da sie an den Stellen, an denen die Sensoren installiert waren, kein starkes Schmelzen sahen.

Indem sie die Informationen mit Computersimulationen kombinierten, um den Ursprung dieser Wärme zu identifizieren, fanden sie heraus, dass das Wasser, das das Pine-Island-Schelfeis verlässt, Zugang zu den Bereichen unter dem Thwaites-Schelfeis hat.

Der Mechanismus, der erklärt, wie diese Gewässer auf das Thwaites-Schelfeis zugreifen, wurde mithilfe von Modellsimulationen und Daten identifiziert, die durch an Robben angebrachte Tags gesammelt wurden. Beide zeigten, dass ein Wirbel in der Nähe des Thwaites-Schelfeises im Winter schwächer wird, wodurch mehr Wärme flache Bereiche unter dem Schelfeis erreichen kann.

Satellitenbilder zeigten auch, dass die Sommersaison 2020/2021 auf der Südhalbkugel ungewöhnlich war, weil sie in Regionen nahe dem Thwaites-Schelfeis eine hohe Meereiskonzentration aufwies.

Basierend auf den Simulationen und früheren Forschungen stellte das Team die Hypothese auf, dass der Wirbel noch schwächer war, sodass das überschüssige Schmelzwasser von angrenzenden Eisschelfs nicht durch die Strömungen aus dieser Region wegbewegt werden konnte und stattdessen in das Thwaites-Schelfeis eindrang. Dies verringerte die Stärke dieses Wirbels weiter, was den Zufluss von Wasser mit einer höheren Konzentration von Gletscherschmelzwasser unter dem Schelfeis ermöglichte.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.

Mehr Informationen:
Tiago S. Dotto et al., Ozeanvariabilität unter dem östlichen Thwaites-Schelfeis, angetrieben durch die Stärke des Pine Island Bay Gyre, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35499-5

Bereitgestellt von der University of East Anglia

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