Das Abschmelzen von Eisschilden an den Stellen, an denen sie auf und entlang der Weltmeere schwimmen, ist einer der Hauptverantwortlichen für den Anstieg des Meeresspiegels. Weniger bekannt ist jedoch das Ausmaß des Schmelzens, das auf warmes, salziges Meerwasser zurückzuführen ist, das unter “geerdete” Teile von Eisschilden an Land sickert, und was passiert, wenn diese Mischung tief in das Innere der Gletscher eindringt.
Eine neue, in der Zeitschrift The Cryosphere veröffentlichte Studie unter der Leitung von Alexander Robel, einem Assistenzprofessor an der School of Earth and Atmospheric Sciences, könnte hier Klarheit schaffen. Robel, der die Ice & Climate Group an der Georgia Tech leitet, und sein Forscherteam haben eine Theorie entwickelt, die besagt, dass die Gletscherschmelze möglicherweise schneller vonstatten geht als bisher angenommen.
“Die Studie zeigt, dass warmes Meerwasser unter die Gletscher eindringen kann und, wenn es am Gletscherboden schmilzt, dazu führen kann, dass die Vorhersagen für den künftigen Anstieg des Meeresspiegels bis zu zwei Mal höher ausfallen als die derzeitigen Schätzungen”, sagt Robel. “Anders ausgedrückt, unsere Forschung hat gezeigt, dass die Grundlinie (wo Gletschereis auf Wasser trifft) nicht die Art von undurchdringlicher Barriere zwischen dem Gletscher und dem Ozean ist, von der man bisher ausgegangen ist.
Anhand von Vorhersagen, die auf mathematischen und computergestützten Modellen beruhen, zeigt die Studie, dass das Eindringen von Meerwasser über flache oder umgekehrt geneigte undurchlässige Schichten bis zu zehn Kilometer stromaufwärts vom Ende eines Gletschers oder der Grundlinie möglich ist.
Frisches Schmelzwasser bleibt in der Nähe der Temperatur des Eises, aus dem es stammt, aber salziges Meerwasser, das unter Gletscher eindringt, kann auch Wärme aus dem Ozean mit sich bringen, was den Forschern zufolge das Potenzial hat, viel höhere Schmelzraten am Gletscherboden zu verursachen.
Robels Co-Autoren der Studie sind Earle Wilson, ein Postdoktorand am California Institute of Technology, und Helene Seroussi, eine außerordentliche Professorin am Dartmouth College.
Die neue Studie stützt sich auf eine grundlegende mathematische Theorie der Flüssigkeitsströmung und große Computermodelle, die auf dem Hochleistungscomputercluster Partnership for an Advanced Computing Environment (PACE) an der Georgia Tech laufen, um ihre Vorhersagen zu treffen.
“Frühere Messungen von Feldexpeditionen und Satelliten haben angedeutet, dass Meerwasser in subglaziale Schmelzwasserkanäle eindringen kann”, so Wilson, “ähnlich wie der Ozean stromaufwärts fließen und sich mit Flusswasser in einem typischen Mündungsgebiet vermischen kann. Unsere Studie zeigt, dass subglaziale Ästuare nicht nur möglich, sondern in einem weiten Bereich realistischer Szenarien wahrscheinlich sind, und dass ihre Existenz tiefgreifende Auswirkungen auf den künftigen Meeresspiegelanstieg hat”.
“Die Simulationen zeigen, dass schon wenige hundert Meter Basalschmelze, die durch das Eindringen von Meerwasser stromaufwärts der Grundlinien des Meereises verursacht werden, die Prognosen für den Volumenverlust des Meereises um 10 bis 50 Prozent erhöhen können”, erklärt Robel. “Kilometer von intrusionsbedingter Basalschmelze können dazu führen, dass sich der prognostizierte Volumenverlust des Eisschildes im nächsten Jahrhundert mehr als verdoppelt”.
Robel fügt hinzu, dass diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass weitere Beobachtungen, Experimente und numerische Untersuchungen erforderlich sind, um die Bedingungen zu bestimmen, unter denen die Meerwasserintrusion auftritt – und ob sie in der Zukunft tatsächlich zu einem schnellen Rückgang des Meereises und einem Anstieg des Meeresspiegels führen wird. Das Forscherteam wird Messungen früherer Expeditionen auswerten, um zu überprüfen, ob seine Theorie zutrifft, und arbeitet daran, im nächsten Jahr die Finanzierung für eine gezielte Expedition in die Antarktis zu sichern, um nach einer solchen Intrusion zu suchen.
“Insgesamt ist dies ein wichtiger Beitrag zu einer Reihe von aktuellen Arbeiten, die versuchen abzuschätzen, wie schnell Eisschilde in einem sich ändernden Klima schmelzen”, fügt Robel hinzu, “und welche physikalischen Prozesse für diese schnellen Veränderungen relevant sind.”
Datum: February 10, 2022
Quelle: Georgia Institute of Technology
Alexander A. Robel, Earle Wilson, Helene Seroussi. Layered seawater intrusion and melt under grounded ice. The Cryosphere, 2022; 16 (2): 451 DOI: 10.5194/tc-16-451-2022