Eine neue Studie von Wissenschaftlern der University of California, Los Angeles (UCLA) grenzt die Prognosen für eine „eisfreie“ Arktis auf den Zeitraum von 2044 bis 2067 ein. Die Forscher verwendeten einen neuen Ansatz, bei dem die Meereis-Albedo, also die Reflektivität, genutzt wurde, um die Genauigkeit der Klimamodelle zu verbessern, die den Meereisverlust in der Arktis vorhersagen.

Da der Arktische Ozean in den letzten zehn Jahren einen rapiden Verlust an Meereis erlebt hat, zielen zahlreiche Studien darauf ab, vorherzusagen, wann die Region ihre erste „eisfreie“ Sommersaison erleben könnte. Insbesondere nach den dramatischen Rückgängen der Eisausdehnung im Sommer 2007 und erneut im Jahr 2012 prognostizieren viele Wissenschaftler einen weiteren raschen Rückgang der Eisbedeckung. Die Schätzungen aus den verschiedenen Klimamodellen gehen jedoch weit auseinander: von bereits in den 2020er Jahren bis hin zu den 2100er Jahren. Bisherige Anstrengungen, genauere Vorhersagen zu treffen, umfassten z.B. die Betrachtung der Temperaturmuster im Pazifik.

Jetzt haben Forscher der UCLA in einer neuen Studie, die von Nature Climate Change veröffentlicht wurde, versucht, das Vorhersagefenster auf einen Zeitraum von 25 Jahren einzugrenzen. Die neue Studie sagt eine „eisfreie“ Arktis, also eine Eisfläche von nur einer Million Quadratkilometer, zwischen 2044 und 2067 voraus. Nur das widerstandsfähigste Eis nördlich von Grönland und auf dem kanadischen Archipel würde den Sommer überstehen, während der Rest des Arktischen Ozeans für einen Teil des Jahres praktisch eisfrei wäre.

Warum arktisches Meereis so wichtig ist
Die Fläche des mit Eis bedeckten arktischen Ozeans ist nicht nur für die Wetterlage in den unteren Breitengraden, einschließlich Westeuropa, entscheidend, sondern dient auch als globaler Kühlmechanismus. „Das arktische Meereis ist eine Schlüsselkomponente des Erdsystems, da es stark reflektierend ist und das globale Klima relativ kühl hält“, erklärt Chad Thackeray, Hauptautor und Assistent am Center for Climate Science des UCLA Institute of the Environment and Sustainability.

Das arktische Meereis wächst und schwindet das ganze Jahr über, wobei die Jahresmaxima traditionell im März und die Minima im September erreicht werden. Während die Ausdehnung des Eises im Winter seit Beginn der Satellitenbeobachtungen 1979 um etwa 5 Prozent zurückgegangen ist, hat das Sommereis um besorgniserregende 50 Prozent abgenommen, wobei der Großteil dieses Verlustes erst in den letzten zehn Jahren eingetreten ist. Noch Ende der 1990er Jahre gab es in der Arktis bis zu 6,5 Millionen Quadratkilometer Meereis. Bis 2007 war diese Zahl auf rund 4 Millionen gesunken und 2012 waren nur noch 3,3 Millionen Quadratkilometer des Arktischen Ozeans mit Eis bedeckt. 

Verbesserung der Klimamodelle
Alle Klimamodelle simulieren die Auswirkungen der CO₂-Emissionen auf das arktische Meereis. Ein wesentlicher Bestandteil der Vorhersage, wann und wie das Meereis auf die erhöhte Erwärmung reagiert, ist die Meereis-Albedo – das Reflexionsvermögen einer Oberfläche. Während Meereis und Schnee eine hohe Albedo haben, von der das meiste Licht und die meiste Energie zurück in den Himmel reflektiert wird, hat dunkleres Meerwasser eine geringere Albedo, die den Großteil von Licht und Energie absorbiert. Dies führt dann zu einer Rückkopplungsschleife – je mehr Eis schmilzt, desto mehr Energie wird absorbiert, wodurch sich der Ozean weiter erwärmt, was wiederum zu mehr Eisschmelze führt und so weiter.

Um die Genauigkeit der eisfreien Vorhersagen zu verbessern, haben die Forscher der UCLA die Eisschmelzvorhersagen von 23 globalen Klimamodellen mit realen Satellitenbeobachtungen verglichen. Anschließend konzentrierten sie sich auf die sechs Modelle, die die tatsächlichen historischen Ergebnisse am besten vorhersagten. Dadurch konnte das Team das Vorhersagefenster für eine eisfreie Arktis auf einen Zeitraum von 25 Jahren eingrenzen.

Interessanterweise stützt sich diese jüngste Studie auf Untersuchungen, die einer der Autoren, Alex Hall, vor fast fünfzehn Jahren durchgeführt hat. Er hat sich mit der Schneealbedo befasst und auch Modellprojektionen mit Beobachtungen aus der realen Welt verglichen, um die genauesten Modelle zu bestimmen. Dieser Ansatz, der inzwischen zum Standard bei der Optimierung von Klimamodellen geworden ist, wurde nun auf die Meereis-Albedo angewendet. 

Wie viel Zeit bleibt noch?
Das arktische Meereis ist eng mit der Idee des „unkontrollierbaren Treibhauseffekts“ verbunden, bei dem selbst bei einer schnellen und dramatischen Reduzierung der Emissionen das Klimasystem so unausgeglichen geworden ist, dass es zu spät ist, es zu stabilisieren. Wenn das arktische Meereis einmal vollständig geschmolzen ist, wäre es sehr schwierig, es wieder zurückzubekommen, da es in eine Art unaufhaltsame Rückkopplungsschleife gerät. 

„Wenn man erst einmal so viel Eisdecke verloren hat, beginnt der Ozean viel mehr Wärme aufzunehmen, als er normalerweise durch die Aufnahme von mehr Sonnenstrahlung aufnehmen würde“, erklärt Thackeray. „Im Wesentlichen erwärmt sich dadurch der Ozean, was noch mehr Schmelzen fördert. Es wird zu einer Art unkontrolliertem Zyklus, bis man kein Eis mehr hat. Sobald wir unter dieser Schwelle sind, ist es sehr schwer für das Eis, wieder zu wachsen und würde eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen.“

Zu der Frage, wie nah der Arktische Ozean an seinem ersten eisfreien Sommer ist, sagt Thackeray: “Er ist fast an einem Punkt, an dem es keine oder nur eine sehr langsame Rückkehr gibt“.

Quelle: High North News, UCLA Institute of the Environment & Sustainability