Übersehen wir eine entscheidende Komponente des Meeresspiegelanstiegs?

Jüngste Bemühungen mithilfe von Computermodellen, um zu verstehen, wie sich schmelzendes Eis in der Antarktis auf die Ozeane des Planeten auswirken wird, konzentrierten sich auf Eisschildgeometrie, Brüche und Oberflächenschmelzen – Prozesse, die möglicherweise einen Massenverlust der Eisschilde auslösen oder beschleunigen könnten. Jetzt haben Forscher der Stanford University einen weiteren Prozess identifiziert, der einen ähnlich signifikanten Einfluss auf die Zukunft des Eisschildes haben könnte: das Auftauen des Bettes, bekannt als basales Tauwetter, an der Schnittstelle zwischen dem Land und dem kilometerdicken Eisschild darüber.

Die neue Studie identifiziert Gebiete, die derzeit keine großen Mengen an Masse verlieren, aber bereit sein könnten, einige der größten Beiträge zum Anstieg des Meeresspiegels – wie den Thwaites-Gletscher – zu erreichen, wenn sie auftauen. Die Antarktis ist ungefähr so ​​groß wie die Vereinigten Staaten, und die anfälligen Regionen umfassen eine Fläche, die größer ist als Kalifornien. Die Studie wurde am 14. September veröffentlicht Naturkommunikation.

„Sie können nicht unbedingt davon ausgehen, dass alles, was derzeit gefroren ist, gefroren bleiben wird“, sagte der leitende Studienautor Dustin Schroeder, außerordentlicher Professor für Geophysik an der Stanford Doerr School of Sustainability. „Diese Regionen sind möglicherweise unterschätzte potenzielle Mitwirkende.“

Ungewöhnliche Verdächtige

Die Simulationen wurden auf neueren theoretischen Arbeiten aufgebaut, die zeigen, dass basales Auftauen über kurze Zeitskalen auftreten kann. Mit numerischen Eisschildmodellen testeten die Co-Autoren der Studie Hypothesen darüber, ob der Beginn eines solchen Tauwetters innerhalb eines Zeitraums von 100 Jahren zu einem signifikanten Eisverlust führen könnte. Sie fanden heraus, dass das Auslösen von Tauwetter zu einem Massenverlust in Regionen des Eisschilds führte, die normalerweise nicht mit Instabilität und Beiträgen des Meeresspiegels zu dieser Zeitskala in Verbindung gebracht werden.

„Es gab wirklich wenig bis gar keine kontinentale Arbeit, die sich mit dem Beginn des Auftauens befasste – dem Übergang von gefrorenem Eis zu Eis am Schmelzpunkt, wo ein bisschen Wasser am Bett das Eis zum Abrutschen bringen kann“, sagte er Hauptautorin der Studie Eliza Dawson, Ph.D. Student der Geophysik. „Uns interessierte, wie stark sich das Auftauen auswirken könnte und welche Regionen des Eisschildes möglicherweise am anfälligsten sind.“

Die Forscher modellierten Temperaturänderungen an der Basis der Antarktis gemäß Reibungsverschiebungen, die durch das Gleiten der Eisdecke über das darunter liegende Land verursacht werden. Die Simulationen ergaben, dass in der Ostantarktis, die derzeit im Vergleich zur Westantarktis als relativ stabile Region gilt, die Gebiete Enderby-Kemp und George V Land am empfindlichsten auf das Auftauen an ihren Betten reagieren würden. Innerhalb von George V Land hoben sie auch hervor, dass das Wilkes-Becken im Falle eines Auftauens zu einem führenden Beitrag zum Meeresspiegel werden könnte – ein Merkmal, das in seiner Größe mit dem sich schnell entwickelnden und wahrscheinlich instabilen Thwaites-Gletscher in der Westantarktis vergleichbar ist.

„Die gesamte Community konzentriert sich derzeit wirklich auf Thwaites“, sagte Schroeder, der auch außerordentlicher Professor für Elektrotechnik ist. „Aber einige der Regionen, die die üblichen Verdächtigen für große, wirkungsvolle Veränderungen sind, sind nicht die provokativsten und wirkungsvollsten Bereiche in dieser Studie.“

Temperatur ist wichtig

Aufgrund der Lage und der extremen Bedingungen der Antarktis sind Informationen über die Eisdecke spärlich. Noch weniger ist über das Land unter seiner gefrorenen Fassade bekannt.

„Das Messen des Bettes ist an diesen abgelegenen Orten ein enormer Aufwand – wir haben die Technologie dafür, aber Sie müssen wirklich die Stelle auswählen, und manchmal dauert es Jahre, und Feldlager und spezielle Ausrüstung, um das zu tun“, Schroeder sagte. „Es ist schwierig und teuer.“

Um Informationslücken zu schließen, stützten sich die Forscher auf die Physik, wie Eis gleitet – wie Temperaturänderungen die Art und Weise beeinflussen, wie die Eisdecke fließt und sich entwickelt. In Folgearbeiten planen die Autoren, radarbasierte Analyseansätze zu entwickeln und anzuwenden, um die Temperatur des Eisschilds in diesen kritischen Bereichen zu untersuchen.

„Sie müssen die Regionen kennen, in denen es darauf ankommt, und das ist der transformative Beitrag von Elizas Artikel“, sagte Schroeder. „Es werden diese allgemeinen Fragen gestellt: Spielt das eine Rolle? Und wenn es darauf ankommt, wo? Wir hoffen, dass dieser Ansatz der Community einige Prioritäten gibt, wo sie suchen und warum, und um zu vermeiden, in Sackgassen zu geraten.“

Schlafende Riesen?

Wissenschaftler wissen derzeit nicht, welche Kräfte in den in dieser Studie identifizierten potenziell anfälligen Regionen am besten in der Lage sind, das Auftauen am Bett auszulösen – oder wie schnell sie dies möglicherweise tun können. Ein möglicher Treiber könnten sich ändernde Ozeanbedingungen sein, was anderswo in der Antarktis der Fall ist.

„Warmes Meerwasser erreicht diese ostantarktischen Regionen nicht unbedingt wie in Teilen der Westantarktis, aber es ist in der Nähe, also gibt es ein Potenzial, das sich ändern könnte“, sagte Schroeder. „Wenn Sie die jüngsten theoretischen Arbeiten betrachten, die zeigen, dass thermische Prozesse am Bett leicht zu aktivieren sind – sogar spontan –, lässt es das kurzfristige Auftauen des Eisschildbetts wie einen viel einfacheren Schalter erscheinen, als wir dachten. „

Die Studie zeigt, dass das Messen, Verstehen und Modellieren der Temperatur an der Basis von Eisschilden wichtig ist, um unsere Zukunft zu verstehen, da die größte Unsicherheit bei Prognosen zum Anstieg des Meeresspiegels der Beitrag von Prozessen ist, die das Verhalten massiver Eisschilde verändern können Grönland und Antarktis.

„Weiterführende Arbeiten werden erforderlich sein, um diese Regionen, die in diesem Papier identifiziert wurden, genauer zu untersuchen“, sagte Dawson. „Zu zeigen, dass das Auftauen am Bett zu einem Massenverlust der Eisdecke führen kann, ist ein Prozess, den die Gemeinschaft verstehen und wirklich anfangen muss, sich damit zu befassen – insbesondere in diesen potenziell gefährdeten Gebieten.“