Antarktische Eisschelfe können unter der Last von Schmelzwasserseen brechen | Polarjournal
In einer Vertiefung, oder Doline, auf dem George-VI-Eisschelf an der Westküste der Antarktischen Halbinsel sammelt sich Schmelzwasser, das zur Destabilisierung  des Eisschelfs beiträgt. Foto: Alison Banwell / CIRES und ESOC

Aktuelle Zeitrafferaufnahmen und GPS-Daten vom George-VI-Eisschelf zeigen, dass möglicherweise die zahlreichen Schmelzwasserseen auf dem Larsen-B-Eisschelf eine Ursache für dessen plötzlichen Zerfall im Jahr 2002 waren.

Der plötzliche Zusammenbruch des Larsen-B-Eisschelfs an der Ostküste der Antarktischen Halbinsel im Jahr 2002 gibt noch immer Rätsel auf: Innerhalb nur weniger Tage zerfiel der größte Teil des Eisschelfs — eine Fläche von 3.250 Quadratkilometern. Ein Forschungsteam unter der Leitung des Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) der University of Colorado Boulder liefert mit seiner neuen Studie, die im Mai im Journal of Glaciology veröffentlicht wurde, neue Hinweise auf die Ursachen.

Ihre Studie zeigt erstmals durch Beobachtung, dass sich Schelfeis unter dem Gewicht von Schmelzwasserseen nicht nur absenkt, sondern auch bricht. Mit zunehmender Erwärmung und Erhöhung der Schmelzraten, könnten die Ansammlungen von Schmelzwasser dazu führen, dass anfällige Eisschelfe relativ plötzlich zusammenbrechen und den Weg für den Abfluss von Inlandsgletschern in den Ozean frei machen, was wiederum zu einem Anstieg des Meeresspiegels beiträgt.

Das Team bei der Installation der Messgeräte auf dem George-VI-Eisschelf. Foto: Alison Banwell / CIRES und ESOC

Da das Larsen-B-Eisschelf in den Monaten vor seinem Zerfall mit Schmelzwasserseen übersät war, die innerhalb weniger Wochen abflossen, wird seit Langem ein Zusammenhang mit dessen raschem Zusammenbruch vermutet. Modellierungsstudien zeigten bereits, dass das immense Gewicht von Tausenden Schmelzwasserseen und deren Entwässerung das Larsen-B-Eisschelf absenkten und zum Brechen brachten, was dann zu dessen Zusammenbruch führte. Ein Nachweis anhand von Beobachtungsdaten fehlte jedoch. 

«Wissenschaftler haben vorhergesagt und modelliert, dass die Schmelzwasserbelastung an der Oberfläche zum Brechen von Schelfeis führen könnte, aber niemand hat diesen Prozess bisher in der Praxis beobachtet», sagte Alison Banwell, Wissenschaftlerin am CIRES und Hauptautorin der Studie, in einer Pressemitteilung des Instituts.

Das Untersuchungsgebiet liegt auf dem George-VI-Eisschelf im Westen der Antarktischen Halbinsel. Auf dem Satellitenbild (c) sind die Vertiefungen der Schmelzwasserseen deutlich zu sehen. Im Bild (d) sind die Standorte der GPS-Stationen markiert. Abbildung: Banwell et al. 2024

Alison Banwell und ihr Team wollten daher die Auswirkungen von Schmelzwasser auf Eisschelfe genauer untersuchen. Auf dem George-VI-Eisschelf an der Westküste der Antarktischen Halbinsel beobachteten sie im Sommer 2019/2020 — eine Rekord-Schmelzperiode — eine Vertiefung, oder Doline, über mehrere Monate. Dort hatte sich in der Vergangenheit bereits Schmelzwasser gesammelt und war wieder abgeflossen.

Im November 2019 installierten sie ein Zeitraffer-Kamerasystem, das alle 30 Minuten Fotos der Eisoberfläche und der Schmelzwasserseen aufnahm, hochpräzise GPS-Stationen, um minimale Höhenveränderungen an der Eisoberfläche zu messen, sowie Wasserdrucksensoren für die Messung der  Seetiefe. 

Aus den GPS-Daten konnten die Forschenden ablesen, dass sich das Eis im Zentrum des Schmelzwassersees wegen des Gewichts des Wassers ungefähr 30 Zentimeter abgesenkt hatte. Zudem stellte das Team fest, dass sich der horizontale Abstand zwischen dem Rand und der Mitte des Schmelzwasserbeckens um mehr als 30 Zentimeter vergrößert hatte. Sie vermuten, dass dies sehr wahrscheinlich auf die Bildung kreisförmiger Risse rund um den Schmelzwassersee zurückzuführen ist, die die Zeitrafferaufnahmen zeigen.

«Dies ist eine aufregende Entdeckung», so Alison Banwell. «Wir glauben, dass diese Art von kreisförmigen Brüchen der Schlüssel zu dem kettenreaktionsartigen Entwässerungsprozess der Seen war, der zum Aufbrechen des Larsen-B-Schelfeises beitrug.»

Derzeit sind das Eisschelf des Thwaites-Gletschers in der Westantarktis und das Brunt-Eisschelf im Weddellmeer besonders gefährdet, von dem in der jüngeren Vergangenheit mehrere größere Eisberge abgebrochen sind. Inwieweit diese beiden auch von oben durch Schmelzwasserseen destabilisiert werden, bleibt abzuwarten.

Julia Hager, Polar Journal AG

Link zur Studie: Banwell AF, Willis IC, Stevens LA, Dell RL, MacAyeal DR. Observed meltwater-induced flexure and fracture at a doline on George VI Ice Shelf, Antarctica. Journal of Glaciology. Published online 2024:1-14. doi:10.1017/jog.2024.31

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