Laut einer von der Cornell University geleiteten Forschung, die auf einer einzigartigen Erkundung durch einen Unterwasserroboter basiert, spielen Gletscherspalten mehr als nur Risse im Eis. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Zirkulation des Meerwassers unter den Eisschelfs der Antarktis und beeinflussen möglicherweise deren Stabilität.
Das Auf- und Absteigen des ferngesteuerten Icefin-Roboters in einer Spalte am Fuß des Ross-Schelfeises führte zu den ersten 3D-Messungen der Meeresbedingungen in der Nähe der Stelle, an der er auf die Küste trifft, einem kritischen Punkt, der als Aufsetzzone bekannt ist.
Die Roboteruntersuchung ergab ein neues Zirkulationsmuster – einen Strahl, der Wasser seitwärts durch die Gletscherspalte schleust – zusätzlich zu steigenden und sinkenden Strömungen und verschiedenen Eisformationen, die durch wechselnde Strömungen und Temperaturen geformt wurden. Diese Details werden die Modellierung der Schmelz- und Gefrierraten des Schelfeises in Aufsetzzonen, in denen es nur wenige direkte Beobachtungen gibt, und ihres potenziellen Beitrags zum globalen Meeresspiegelanstieg verbessern.
„Spalten bewegen Wasser entlang der Küstenlinie eines Schelfeises in einem bisher unbekannten Ausmaß und in einer Weise, die Modelle nicht vorhergesagt haben“, sagte Peter Washam, Polarozeanograph und Forschungswissenschaftler an der Cornell University. „Der Ozean macht sich diese Eigenschaften zunutze und man kann durch sie den Hohlraum des Schelfeises belüften.“
Washam ist der Hauptautor von „Direct Observations of Melting, Freezing and Ocean Circulation in an Ice Shelf Basal Crevasse“, veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte.
Video vom Einsatz von Icefin durch das Meereis im McMurdo Sound, Antarktis. Bildnachweis: Justin Lawrence
Ende 2019 setzten die Wissenschaftler das Icefin-Fahrzeug – etwa 12 Fuß lang und weniger als 10 Zoll im Umfang – an einem Halteseil in einem 1.900 Fuß langen Bohrloch ein, das mit heißem Wasser gebohrt wurde, in der Nähe der Stelle, an der das größte Schelfeis der Antarktis auf den Kamb-Eisstrom trifft. Solche sogenannten Erdungszonen sind von entscheidender Bedeutung für die Kontrolle des Gleichgewichts der Eisschilde und die Orte, an denen sich ändernde Meeresbedingungen am stärksten auswirken können.
Beim letzten von drei Tauchgängen des Teams trieb Matthew Meister, ein leitender Forschungsingenieur, Icefin in eine von fünf Spalten, die in der Nähe des Bohrlochs gefunden wurden. Ausgestattet mit Triebwerken, Kameras, Sonar und Sensoren zur Messung von Wassertemperatur, Druck und Salzgehalt stieg das Fahrzeug fast 150 Fuß den einen Hang hinauf und den anderen hinunter.
Bei der Untersuchung wurden die veränderten Eismuster im Zuge der Verengung der Gletscherspalte detailliert beschrieben: bogenförmige Vertiefungen, die in vertikale Rinnen übergingen, dann grün gefärbtes Meereseis und Stalaktiten. Das Schmelzen an der Spaltenbasis und die Salzabstoßung durch das Gefrieren in der Nähe der Oberseite bewegten das Wasser um den horizontalen Strahl herum auf und ab, was zu ungleichmäßigem Schmelzen und Gefrieren auf beiden Seiten führte, wobei es entlang der unteren stromabwärts gelegenen Wand zu stärkerem Schmelzen kam.
„Jedes Merkmal zeigt eine andere Art der Zirkulation oder einen anderen Zusammenhang zwischen der Meerestemperatur und dem Gefrierpunkt“, sagte Washam. „Es war überraschend, so viele verschiedene Merkmale innerhalb einer Gletscherspalte und so viele Veränderungen in der Zirkulation zu sehen.“
Die Forscher sagten, die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von Gletscherspalten, wechselnde Meeresbedingungen – wärmer oder kälter – durch die am stärksten gefährdete Region eines Schelfeises zu transportieren.
„Wenn sich Wasser erwärmt oder abkühlt, kann es sich im hinteren Teil des Schelfeises ziemlich heftig bewegen, und Gletscherspalten sind einer der Gründe, warum das passiert“, sagte Washam. „Wenn es darum geht, den Anstieg des Meeresspiegels zu prognostizieren, ist es wichtig, dies in den Modellen zu berücksichtigen.“
Mehr Informationen:
Peter Washam et al., Direkte Beobachtungen des Schmelzens, Gefrierens und der Ozeanzirkulation in einer Eisschelf-Basalspalte, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi7638. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi7638