Westantarktischer Eisschild: Was die Siple-Küste für den Meeresspiegelanstieg bedeutet

Mit der fortschreitenden Erwärmung des Klimas und dem Abschmelzen der Gletscher und Eisschilde der Antarktis könnte der daraus folgende Meeresspiegelanstieg bis zum Ende dieses Jahrhunderts weltweit Hunderte Millionen Menschen zur Umsiedlung zwingen.

Eine wesentliche Unsicherheit hinsichtlich Ausmaß und Geschwindigkeit des Meeresspiegelanstiegs besteht darin, ob gegenwärtig „stabile“ Bereiche des Westantarktischen Eisschilds instabil werden können.

Zu diesen Gebieten zählt die Siple-Küste in der Westantarktis. Dort strömen Eisflüsse vom Kontinent ab und entwässern ins Meer.

Gebremst wird dieser Eisstrom durch das Ross-Schelfeis, eine schwimmende Eismasse, die beinahe so groß wie Spanien ist und das auf dem Land aufliegende Eis zurückhält. Im Vergleich zu anderen Schelfeisen der Westantarktis schmilzt das Ross-Schelfeis an seiner Unterseite nur wenig, weil das Meerwasser darunter sehr kalt ist.

Obwohl die Region in den vergangenen Jahrzehnten stabil war, weisen neuere Forschungsarbeiten darauf hin, dass dies nicht immer so gewesen ist. Radiokarbondatierungen von Sedimenten unter dem Eisschild zeigen, dass er sich vor rund 7.000 Jahren um Hunderte Kilometer zurückzog und innerhalb der vergangenen 2.000 Jahre wieder auf seine heutige Position vorrückte.

Wenn wir verstehen, warum dies geschah, können wir künftige Veränderungen des Eisschilds besser vorhersagen. In unserer neuen Studie prüfen wir zwei zentrale Hypothesen.

Szenarien für den Westantarktischen Eisschild prüfen

Forschende haben zwei mögliche Erklärungen für den früheren Rückzug und Vorstoß des Eisschilds erwogen. Die erste betrifft die Erdkruste unter dem Eisschild.

Wenn ein Eisschild schrumpft, führt die veränderte Eismasse dazu, dass sich die Erdkruste als Reaktion langsam anhebt. Gleichzeitig sinkt der Meeresspiegel in der Nähe des Eises – entgegen der Intuition –, weil die Anziehungskraft zwischen Eisschild und Meerwasser schwächer wird.

Als der Eisschild seit der letzten Eiszeit dünner wurde und sich zurückzog, könnten die Hebung der Erdkruste und der regionale Meeresspiegelrückgang schwimmendes Eis wieder auf den Untergrund gesetzt und damit einen Vorstoß des Eisschilds ausgelöst haben.

Die zweite Hypothese besagt, dass Veränderungen im Ozean das Verhalten des Eisschilds erklären könnten. Gefriert die Meeresoberfläche zu Meereis, wird Salz in die darunterliegenden Wasserschichten ausgestoßen. Dieses kalte, salzhaltige Wasser ist dichter und vermischt sich bis in die Tiefsee, auch unter dem Ross-Schelfeis. Dadurch werden warme Meeresströmungen daran gehindert, das Eis zu schmelzen.

Sedimente vom Meeresboden und Eisbohrkerne zeigen, dass diese tiefe Durchmischung in der Vergangenheit schwächer war, als sich der Eisschild zurückzog. Demnach könnten warme Meeresströmungen unter das Schelfeis gelangt sein und das Eis geschmolzen haben. Während der Eisschild vorrückte, nahm die Durchmischung zu.

Modellrechnungen zu Ozean und Erdkruste

Wir untersuchen diese beiden Erklärungen mithilfe von Computersimulationen. Diese bilden den Eisfluss sowie die Reaktionen der Erdkruste und der Meeresoberfläche auf Veränderungen des Eisschilds bei unterschiedlichen Ozeantemperaturen ab.

Da die Geschwindigkeit der Krustenhebung von der Viskosität – also der Zähigkeit – des darunterliegenden Erdmantels abhängt, führten wir Simulationen innerhalb der für die Westantarktis geschätzten Wertebereiche durch. Ein zähflüssigerer Mantel bedeutet, dass sich die Erdkruste beim Dünnerwerden des Eisschilds langsamer hebt.

Am besten mit den geologischen Aufzeichnungen übereinstimmten jene Simulationen, in denen der Mantel zähflüssiger war und der Ozean während des Rückzugs des Eisschilds wärmer wurde. In diesen Berechnungen zieht sich der Eisschild bei steigender Ozeantemperatur schneller zurück.

Kühlt der Ozean ab, rückt der simulierte Eisschild wieder bis zu seiner heutigen Lage vor. Damit erklären Veränderungen der Ozeantemperatur das frühere Verhalten des Eisschilds am besten; zugleich beeinflusst die Geschwindigkeit der Krustenhebung, wie empfindlich der Eisschild auf den Ozean reagiert.

Was das heute für die Klimapolitik bedeutet

Jüngste Studien, denen zufolge das Abschmelzen von Gletschern in Teilen der Westantarktis – etwa in der Bucht der Amundsensee – unumkehrbar sein könnte, haben große Aufmerksamkeit erhalten.

Vor dem Hintergrund solcher Studien dreht sich die politische Debatte darum, ob wir uns stärker an steigende Meeresspiegel anpassen sollten, statt Treibhausgasemissionen zu senken. Falls der Eisschild bereits schmilzt: Ist es für Klimaschutzmaßnahmen zu spät?

Unsere Studie deutet darauf hin, dass es verfrüht wäre, den Klimaschutz aufzugeben.

Globale Klimamodelle, die mit Szenarien hoher Emissionen gerechnet werden, zeigen eine geringere Meereisbildung und weniger Durchmischung in der Tiefsee. Dies könnte denselben Wechsel von kaltem zu warmem Ozean auslösen, der vor Tausenden Jahren einen weitreichenden Rückzug des Eisschilds verursachte.

Für die Siple-Küste in der Westantarktis wäre es besser, eine solche Erwärmung des Ozeans von vornherein zu verhindern. Das ist weiterhin möglich, wenn wir uns für eine Zukunft mit niedrigen Emissionen entscheiden.

Dan Lowry, Modellierer für Eisschilde und Klima, GNS Science, und Holly Kyeore Han, Postdoktorandin bei der NASA, NASA

Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz erneut aus The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.