Doppelt so viel Schmelzwasser: Schneematsch auf antarktischen Eisschelfen wurde unterschätzt | Polarjournal
Schmelzwasser in Seen und als Slush-Eis auf dem Bach-Eisschelf. Bild: Copernicus Sentinel, bearbeitet von Rebecca Dell, via X.com

Auf dem Schelfeis kommt im antarktischen Hochsommer Schmelzwasser in Form von Schneematsch häufiger vor als flüssige Schmelzwasseransammlungen, wird aber bislang in Klimamodellen nicht ausreichend berücksichtigt.

Mit Hilfe von Satellitenbildern und künstlicher Intelligenz kartierte ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der University of Cambridge Schmelzwasser auf 57 antarktischen Eisschelfen. Die Ergebnisse der Untersuchung, die vergangene Woche in Nature Geoscience veröffentlicht wurden, geben durchaus Grund zur Beunruhigung.

Zum einen stellte das Team fest, dass die Menge an Schmelzwasser, die sich im antarktischen Hochsommer auf dem Schelfeis ansammelt, etwa doppelt so groß ist wie bislang angenommen. Sie wurde bisher unterschätzt, weil fast alle früheren Studien nur Schmelzwasserseen berücksichtigten, nicht aber Schneematsch, auch Slush-Eis genannt. In der aktuellen Studie fanden die Forschenden heraus, dass 57 Prozent des gesamten Schmelzwassers im Januar als Slush-Eis vorliegt und der Rest in kleineren oder größeren Seen.

Zum anderen ergaben ihre Untersuchungen, dass die im Vergleich zu Eis oder Schnee geringere Albedo, das Rückstrahlvermögen, von Slush-Eis und Schmelzwasserseen zu einer beinahe dreimal stärkeren Schneeschmelze führt als die Standard-Klimamodelle vorhersagen.   

Die Anteile des Oberflächenschmelzwassers für verschiedene antarktische Regionen als Tortendiagramme: grün — immer nur aus Slush-Eis; blau — immer nur aus Wasser in Seen; braun — sowohl aus Slush-Eis als auch aus Wasser in Seen. Abbildung: Dell et al. 2024

«Dieser Schneematsch wurde noch nie in großem Maßstab auf allen großen Schelfeisflächen der Antarktis kartiert, so dass mehr als die Hälfte des gesamten Oberflächenschmelzwassers bisher unberücksichtigt geblieben ist», sagt Dr. Rebecca Dell, Wissenschaftlerin am Scott Polar Research Institute (SPRI) in Cambridge und Hauptautorin der Studie, in einer Pressemitteilung der Universität. «Das ist potenziell bedeutsam für den Prozess der Hydrofrakturierung, bei dem das Gewicht des Schmelzwassers Risse im Eis erzeugen oder vergrößern kann.»

Professor Ian Willis zufolge, ebenfalls Wissenschaftler am SPRI und Co-Autor der Studie, wird Slush-Eis, das fester ist als Schmelzwasser, nicht in der gleichen Weise wie Wasser Hydrofrakturen im Schelfeis verursachen. Slush-Eis kann jedoch eine Vorstufe von Schmelzwasserseen sein und in der Folge zu Hydrofrakturen führen, heißt es in der Studie. Daher muss es berücksichtigt werden bei der Vorhersage, wie oder ob ein Eisschelf zusammenbrechen wird, so Professor Willis.

Welche Auswirkungen Slush-Eis tatsächlich auf die Stabilität von Eisschelfen hat, ist jedoch nicht so einfach zu bestimmen, wie Dr. Dell erklärt: «Wir können Satellitenbilder verwenden, um Schmelzwasserseen in weiten Teilen der Antarktis zu kartieren, aber es ist schwierig, Schneematsch zu kartieren, weil er von einem Satelliten aus gesehen wie andere Dinge aussieht, z. B. wie Schatten von Wolken. Mit Hilfe von maschinellen Lernverfahren können wir jedoch über das hinausgehen, was das menschliche Auge sehen kann, und uns ein klareres Bild davon machen, wie sich Schneematsch auf das Eis in der Antarktis auswirken könnte.»

Um das Slush-Eis und Schmelzwasserseen auf den Schelfeisflächen zu dokumentieren, nutzten die Forschenden optische Daten des NASA-Satelliten Landsat-8 aus den Jahren 2013 bis 2021 und trainierten ein maschinelles Lernmodell, das die unterschiedlichen Schmelzwasserarten mit einer zeitlichen Auflösung von einem Monat ermittelte.

«Maschinelles Lernen ermöglicht es uns, mehr Informationen vom Satelliten zu nutzen, da er mit mehr Wellenlängen des Lichts arbeiten kann, als das menschliche Auge sehen kann», so Dr. Dell. «Dadurch können wir feststellen, was Schneematsch ist und was nicht, und dann können wir das maschinelle Lernmodell so trainieren, dass es den Schneematsch auf dem gesamten Kontinent schnell erkennt.»

Die Menge an Schmelzwasser, die sich jeden Sommer auf dem Schelfeis sammelt, wird in Zukunft also schneller zunehmen als prognostiziert mit gravierenden Auswirkungen auf die Stabilität der Eisschelfe und den Anstieg des Meeresspiegels. Erst kürzlich zeigte eine Studie, an der ebenfalls Professor Willis und Dr. Dell beteiligt waren, dass sich Eisschelfe unter der Last von Schmelzwasser absenken können und es zur Bildung von Rissen kommt, was zu einem plötzlichen Zusammenbruch führen kann. 

Julia Hager, Polar Journal AG

Link zur Studie: Dell, R.L., Willis, I.C., Arnold, N.S. et al. Substantial contribution of slush to meltwater area across Antarctic ice shelves. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01466-6

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