Rekordschmelze 2012 wirkt sich heute auf Eisschild aus | Polarjournal
Der grönländische Eisschild ist nur scheinbar eine grosse geschlossene Eisdecke. In Wahrheit durchziehen zahlreiche Tümpel, Bäche und sogar Flüsse und Seen aus Schmelzwasser die Oberfläche. Dieses Wasser spielt sowohl flüssig wie auch gefroren eine wesentliche Rolle im Verhalten des Eisschildes auf Schmelzprozesse. Bild: NASA Goddard Flight Center

Das Jahr 2012 war klimatisch gesehen ein Katastrophenjahr. Und damit meinen wir nicht den Film «2012», sondern die Realität im hohen Norden. Die Arktis verzeichnete damals den grössten Rückgang der Meereisdecke, die je gemessen wurde. Und auch Grönland wurde nicht verschont. Innerhalb von wenigen Wochen waren knapp 97 Prozent der Eisoberfläche geschmolzen. Wissenschaftler haben nun herausgefunden, dass dieser Vorgang bis heute Auswirkungen zeigt und wahrscheinlich die Stabilität des Eisschildes massiv verringert.

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sich nämlich nach der Schmelze eine dicke Schicht von Eis auf der Oberfläche gebildete hatte. Per se wäre diese Entdeckung nicht besonders spannend, wenn nicht das Ausmass und die Lage dieser Schicht wäre. Denn sie ist sogar in der Mitte des Eisschildes noch zu finden, wo sich auch die Wachstumszone der einzelnen Gletscher befinden und wo normalerweise keine grossen Schmelzvorgänge stattfinden. Hier lagert sich der Schnee ab, wird zu Firn und darauffolgend zu dem Eis, welches die Gletscher wachsen lässt. Doch die 2012 gebildete Eisschicht verändert die strukturellen Eigenschaften des Schildes und damit auch die Antwort auf nachfolgende Schmelzereignisse und das Verhalten des Schmelzwassers. Das erklärt Riley Culberg, Doktorand an der Standford Universität und Hauptautor der Studie. «Wenn man diese extremen einmaligen Schmelzjahre betrachtet, tragen sie nicht nur mehr zum grönländischen Beitrag am Meeresspiegelanstieg in dem Jahr bei, sondern sie bilden auch persistente strukturelle Veränderungen am Eisschild selbst», erklärt er.

Die von der NASA regelmässig durchgeführten Flüge über Grönland sind Teil der Operation IceBridge, ein Langzeit-Projekt, bei dem mit speziellen Radarsystemen ausgestattete Flugzeuge Messungen des Eisschildes vornehmen. Damit können Veränderungen des Eises festgestellt werden. Bild: NASA IceBridge Gallery 2012

Die Daten, auf das Forschungsteam zurückgreifen konnte, waren eigentlich alle bereits da. Radardaten, die durch Aufklärungsflüge im Rahmen der Operation IceBridge der NASA durchgeführt worden waren, mussten nur neu modelliert und analysiert werden. Statt bis auf den Grund des Eisschildes untersuchten Culbert und sein Betreuer Dr. Dustin Schroeder, Geophysiker an der Stanford Universität, nur rund die obersten 15 Meter des Eisschildes. «Nachdem wir alle Herausforderungen gemeistert hatten, entdeckten wir plötzlich Schmelzwasserschichten nahe der Oberfläche des Eisschildes», erklärt Dustin Schroeder. «Es zeigt sich, dass wir Aufnahmen erstellt hatten, von denen wir nicht wussten, dass wir sie überhaupt machen.» So konnte das Team einen Blick auf eine bisher nicht beachtete Schicht werfen.

Wenn an der Oberfläche von Gletschern die porösen Schichten dicht sind, fliesst das Schmelzwasser ab und gerät durch Mühle und Spalten unter die Gletscher, wo sie eine Fliessschicht für den Gletscher bilden. Je mehr Wasser abfliesst, desto schneller fliessen die Gletscher in der Regel. Bild: Heiner Kubny

Die Konsequenz dieser Schichtbildung konnten die Forscher danach analysieren und zeigen, dass die Fähigkeit des Eisschildes, Schmelzwasser in der Wachstumszone von Gletschern zu speichern, durch diese Schicht massiv eingeschränkt ist: statt in den ersten 50 Metern der Oberfläche kann das Wasser nur noch in den ersten 5 Metern gespeichert werden, der Rest läuft ab. «In den Akkumulierungszonen fliesst Schmelzwasser nicht direkt ab, sondern sickert in den porösen Firnschnee nahe der Oberfläche. Hier kann das Schmelzwasser im mehrjährigen Firnschichten gespeichert werden oder lokal wieder gefrieren», schreiben die Forscher in der Arbeit. Mit der Eisschicht durch das Schmelzereignis ist aber diese Speicherung stark reduziert, das Wasser fliesst unter die Gletscher und beschleunigt so ihre Fliessgeschwindigkeit. Damit konnte das Team zeigen, dass Einzelereignisse langfristige Auswirkungen auf den Eisschild haben.

Als im Juni 2012 eine plötzliche Warmfront und ein stabiles Hochdrucksystem Grönland erreicht hatte, initiierte dies eine nie zuvor gesehene Schmelze des Eisschildes. Auf dem Höhepunkt waren fast 1.5 Millionen Quadratkilometer Eis von der Schmelze betroffen (links). Das Ereignis übertraf sämtliche anderen Messungen bei weitem und veränderte sogar die Grafikansicht (rechts). Grafiken: National Snow and Ice Data Center

«Dies ist wirklich einer der ersten Fälle, in denen man in gewisser Weise schockiert sagen kann, dass diese langsamen, ruhigen Eisplatten sich sehr um ein einzelnes Extremereignis in einem besonders warmen Jahr scheren», sagt Dustin Schroeder. Und seit dem Jahr 2000 wurden insgesamt fünf solcher Ereignisse in Grönland verzeichnet, das letzte 2019, als zwar die Schmelzfläche kleiner war, aber die Masse an Eisverlust neue Rekorde aufgestellt hatte. Die Wahrscheinlichkeit, dass solche Extreme noch häufiger und stärker auftreten werden, wurde von anderen Wissenschaftlern bereits gezeigt. «Diese strukturellen Veränderungen bedeuten, dass die Art, wie der Eisschild auf Oberflächenschmelze reagiert, langfristig beeinflusst wird», sagt Riley Culbert.

Dr. Michael Wenger, PolarJournal

Link zur Studie: Culberg, R., Schroeder, D.M. & Chu, W. Extreme melt season ice layers reduce firn permeability across Greenland. Nat Commun 12, 2336 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22656-5

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