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Noch tun sich Wissenschaftler recht schwer mit der Vorhersage, wie stark der Meeresspiegel durch die Erderwärmung in Zukunft ansteigen wird. Der größte Unsicherheitsfaktor hierbei ist der Antarktische Eisschild, von dem man noch nicht genau weiß, wie er auf den Klimawandel reagieren wird. Eine Studie hat jetzt gezeigt, dass sich der Ozean rund um die Ostantarktis seit 1930 deutlich erwärmt hat und trägt somit auch zur Klärung der Frage bei, wie anfällig der Ostantarktische Eisschild, der größte der Erde, für die Erwärmung der Ozeane ist. Die Studie wurde vor kurzem in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht.
Lange dachte man, dass der Ostantarktische Eisschild — im Gegensatz zu Eismassen in der Westantarktis, die rasant schmelzen — abgeschirmt ist von der Erwärmung des Ozeans durch kaltes, dichtes Meerwasser, das sich auf dem Kontinentalschelf vor den Eisschelfen bildet. Dass diese Annahme nicht (mehr) stimmt, zeigen Daten und Beobachtungen aus den letzten zehn Jahren. Warmes und salzhaltiges Wasser gelangt zunehmend an den Rand des Ostantarktischen Eisschilds und lässt diesen von unten schmelzen. Doch das Ausmaß der Erwärmung und die dahinter liegenden Prozesse konnten bisher nicht ermittelt werden.
Um diese Lücke zu schließen, analysierten die beiden Ozeanographen Laura Herraiz-Borreguero von der australischen Wissenschaftsbehörde CSIRO und Alberto Naveira Garabato von der Universität Southampton, Großbritannien, Aufzeichnungen der Temperatur und des Salzgehalts des Ozeans entlang des ostantarktischen Kontinentalhangs und des offenen Ozeans aus den Jahren von 1930 bis 1990 und 2010 bis 2018. Diese verglichen sie mit Satellitendaten, die zur Kartierung der Grenzen der Meeresströmungen verwendet werden.
Die beiden Forschenden fanden heraus, dass die Temperatur des zirkumpolaren Tiefenwassers seit 1930 um bis zu 2°C gestiegen ist und, dass sich dieser Trend beschleunigt. Das zirkumpolare Tiefenwasser ist eine Wassermasse, die sich in einer Tiefe von rund 500 Metern — etwa die Tiefe des Kontinentalschelfs — bewegt und im Vergleich zum kalten Oberflächen- und Bodenwasser wärmer ist.
Seit den 1990er Jahren hat sich die Erwärmung der Ozeane in der Region sogar verdreifacht, mit dem stärksten Temperaturanstieg über dem ostantarktischen Kontinentalhang, und zwar in der Nähe des Denman-, Vanderford- und Totten-Gletschers und weiteren, deren Schelfeis am schnellsten geschrumpft bzw. dünner geworden ist.
«Es war wirklich auffällig, dass die stärkste Erwärmung in diesen Gebieten stattfand, von denen wir wissen, dass der Eisschild an Eismasse verliert,» sagt Herraiz-Borreguero.
In früheren Forschungsarbeiten wurde vermutet, dass die Erwärmung mit einer Verlagerung des Antarktischen Zirkumpolarstroms in Richtung Süden zusammenhängen könnte. Die aktuelle Studie deutet daraufhin dass genau das passiert ist und so wärmeres Wasser in die Ostantarktis transportiert wird. Herraiz-Borreguero und Naveira Garabato vermuten, dass dieses Ausdehnung durch starke Westwinde angetrieben wird, die sich in den Sommermonaten auch polwärts bewegen — eine Verschiebung, die in diesem Jahrhundert voraussichtlich anhalten wird.
Wenn wir verstehen, wie diese Prozesse den Verlust der antarktischen Eismasse in großem Maßstab vorantreiben, können wir die Unsicherheiten in Klimamodellen ausräumen, die versuchen zu prognostizieren, wie der Eisverlust zum künftigen Anstieg des Meeresspiegels beitragen wird, sagt Herraiz-Borreguero.
Es gibt jedoch noch weitere Prozesse, die zur Erwärmung beitragen, wie Matthis Auger, physikalischer Ozeanograph an der Sorbonne Universität in Paris, zu bedenken gibt. Der Zufluss von frischem Schmelzwasser von Eisschilden sowie der Auftrieb von warmem Wasser in der Nähe des antarktischen Kontinents könnten den Eisverlust weiter verschlimmern, indem sie die Bildung von kaltem, dichtem Wasser verhindern, das die aufschwimmenden Eisschelfe normalerweise abschirmt, so Auger.
Die meisten der für die aktuelle Studie analysierten Beobachtungen wurden allerdings erst vor relativ kurzer Zeit und Hunderte Kilometer entfernt von der Schelfeisfront gesammelt. «Entscheidend für das Schmelzen des Schelfeises ist die Temperatur direkt an der Schelfeisfront», sagt Yoshihiro Nakayama, Ozeanograph an der Hokkaido Universität in Sapporo, Japan. Die Sammlung weiterer Beobachtungen der Meeresbedingungen in der Nähe von Schelfeis und die Prüfung, ob die vorhandenen Daten mit den von Ozeanmodellen erstellten Simulationen übereinstimmen, würden den Ozeanographen helfen zu verstehen, «was wirklich passiert», fügt er hinzu.
Da die Verschiebung der Westwinde voraussichtlich bis ins 21. Jahrhundert andauern wird, ist anzunehmen, dass wärmeres Wasser verstärkt in die Ostantarktis strömt und bis an die Schelfeisränder gelangt. «Dann wäre die Eisschmelze fast unaufhaltsam», sagt Herraiz-Borreguero.
Julia Hager, PolarJournal
Link zur Studie: Herraiz-Borreguero, L., Naveira Garabato, A.C. Poleward shift of Circumpolar Deep Water threatens the East Antarctic Ice Sheet. Nat. Clim. Chang. 12, 728–734 (2022). https://doi.org/10.1038/s41558-022-01424-3