Es ist bekannt, dass die globale Erwärmung den Meeresspiegel durch zwei Prozesse ansteigen lässt: durch thermische Ausdehnung, wenn sich das Wasser aufgrund seiner erhöhten Temperatur ausdehnt, und durch das Schmelzen von Landeis, wenn Schmelzwasser in den Ozean fließt. Weniger bekannt ist das differenzierte Phänomen der Schwerkraft. Wenn ein großer Eisschild zu schmelzen beginnt, steigt der Meeresspiegel im globalen Mittel an, aber der lokale Meeresspiegel in der Nähe des Eisschilds kann tatsächlich sinken.
Im American Journal of Physics von AIP Publishing veranschaulicht ein Forscher der Saint Joseph’s University diesen Effekt anhand einer Reihe von Berechnungen, die mit einem einfachen, analytisch nachvollziehbaren Modell beginnen und über anspruchsvollere mathematische Schätzungen der Eisverteilung und der Schwerkraft der verdrängten Meerwassermasse führen. Das Papier enthält numerische Ergebnisse für die Veränderung des Meeresspiegels infolge eines Eisverlustes von 1.000 Gigatonnen, wobei die Parameterwerte für die grönländischen und antarktischen Eisschilde angemessen sind.
„Wenn das Schmelzwasser aus Grönland kommt, dann steigt der Meeresspiegel weit weg von Grönland überdurchschnittlich stark an, aber der Meeresspiegel an der grönländischen Küste sinkt tatsächlich“, sagt Autor Douglas Kurtze. „Das liegt zumindest teilweise daran, dass der Verlust des Eises die Anziehungskraft des Eisschildes verändert.
Ein massiver Eisschild zieht Meerwasser an, wodurch der Meeresspiegel um das Land, auf dem das Eis ruht, ansteigt. Wenn das Eis in den Ozean schmilzt, steigt der Meeresspiegel im globalen Mittel an.
Durch den Wegfall der Eismasse wird jedoch die Schwerkraft der Eisdecke geschwächt, so dass sich der Hügel senkt. In einigen Fällen kann die Absenkung des Hügels größer sein als der Anstieg des globalen mittleren Meeresspiegels, so dass der lokale Meeresspiegel in der Nähe des Eisschildes sinkt.
Während diese Ursache für die ungleichmäßige Veränderung des Meeresspiegels bereits in den 1880er Jahren erkannt und systematisch untersucht wurde, haben zeitgenössische Wissenschaftler ausgefeilte, detaillierte Modelle entwickelt, die auch andere wichtige Faktoren berücksichtigen, wie etwa Veränderungen der Erdrotation und Veränderungen der Form der festen Erde, wenn sich Masse wie Wasser und Eis an der Oberfläche neu anordnen.
„Mein Beitrag hier geht in die entgegengesetzte Richtung, indem ich ein Modell entwickle, das so stark vereinfacht ist, dass es als Beispiel in Grundkursen verwendet werden kann“, so Kurtze. Das Gravitationsphänomen „ist eine faszinierende Konsequenz der grundlegenden Physik und ein großartiges Beispiel dafür, wie komplex das System Erde ist – und wie gut Geophysiker diese Komplexität verstehen können.“
Kurtze sagte, er sei zur Entwicklung seines Modells inspiriert worden, nachdem er ein Radiointerview mit Jerry Mitrovica, einem Harvard-Professor für Geophysik und Experten für isostatische Gletscheranpassung, gehört hatte.
Datum: April 21, 2022
Quelle: Amerikanisches Institut für Physik
Journal Reference:
- Douglas A. Kurtze. Gravitational effects of ice sheets on sea level. American Journal of Physics, 2022; 90 (5): 351 DOI: 10.1119/5.0067924