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Viele Gletscher in der Westantarktis und der antarktischen Halbinsel sind stärker durch die Klimaveränderungen betroffen, als die Ostantarktis, vor allem aufgrund von wärmerem Tiefenwasser. Besonders zwei Gletscher, der Thwaites und der Pine Island-Gletscher stehen im Fokus der Forschung. Denn durch ihr Grösse beeinflussen sie den Meeresspiegel. Forscher haben nun den Punkt für den Pine-Island-Gletscher berechnet, an dem die Schmelze des Gletschers irreversibel sein wird. Und gemäss den Ergebnissen, könnte dies bald erreicht sein.
Die Studie des internationalen Forschungsteams zeigt mithilfe von Modellberechnungen und Felddaten, dass der Gletscher mindesten drei Kipppunkte besitzt. Der letzte davon liegt dort, wenn die Wassertemperaturen, die die Gletscherzunge von unten her abschmelzen lässt, 1.2°C über der normalen Wassertemperatur liegt. Dadurch wird sich der Gletscher unumkehrbar zurückziehen, was zu einer Destabilisierung des gesamten Westantarktische Eisschildes führen dürfte, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit. «Das Potential dieser Region, einen Kipppunkt zu überschreiten, ist in der Vergangenheit mehrfach diskutiert worden», erklärt der Glaziologe Dr. Sebastian Rosier von der Northumbria Universität in Newcastle (UK) und Hauptautor der Studie. «Doch unsere Arbeit ist die erste, die bestätigt, dass der Pine Island Gletscher wirklich diese kritischen Grenzen überschreitet.» Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift The Cryosphere erschienen.
Das Forschungsteam, zu dem auch die beiden Wissenschaftlerinnen Dr. Ronja Reese und Professorin Ricarda Winkelmann vom Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung gehören, analysierte Frühwarnsignalindikatoren des Gletschers und modellierten damit die Möglichkeiten von sogenannten «Points-of-no-return». Zu den Indikatoren gehören frühere Rückzugsereignisse und die Antwort auf Erwärmung der Unterseite des Gletschers. «Viele verschiedene Computersimulationen überall auf der Welt versuchen zu bestimmen, wie ein sich veränderndes Klima den Westantarktischen Eisschild beeinflussen könnte», erklärt Dr. Rosier. «Doch zu identifizieren, ob eine Periode des Rückzugs in diesen Modellen ein Kipppunkt ist, ist eine Herausforderung. Mit den Methoden, die wir in dieser Arbeit angewandt haben, wird es einfacher sein, in der Zukunft potentielle Kipppunkte zu entdecken.»
Er bezieht sich dabei auf das «Critical Slowing down», das Verlangsamen eines Systems, wenn es auf einen Kipppunkt zusteuert. Im Falle eine Eisschelfs oder Gletschers würde dies eine Beschleunigung der Schmelze und des Fliessens des Gletschers bedeuten, wenn eine Erwärmung stattfindet. Dies konnten die Forscher in ihrer Arbeit zeigen. Ihrer Berechnung nach sollte der Pine Island Gletscher insgesamt drei Punkte überschreiten. «Der erste und zweite Punkt sind relativ klein und könnten verpasst werden ohne eine gewissenhafte Analyse der Modellresultate», schreibt das Team in ihrer Arbeit. «Doch sie sind trotzdem wichtig, da sie zu einem beträchtlichen Anstieg des Meeresspiegels beitragen und sie eine riesige Umkehrung der Meeresbedingungen zur Erholung benötigen.» Gemäss des Teams wäre der dritte Punkt eine Erhöhung der Wassertemperatur unter dem Gletscher um 1.2°C, der dann zu einem kompletten Zusammenbruch des Pine Island Gletschers führen wird.
Zwar beschreibt das Team auch Vorbehalte ihrer Arbeit. Zum einen seien solche Systeme kaum je in einem Gleichgewichtszustand, ein Faktor der für die Bestimmung eines Kipppunktes wichtig ist; zum zweiten ist die Vorhersagekraft des Modelles abhängig von der Distanz zum Umkehrpunkt; und drittens könnten Frühwarnindikatoren falsch gedeutet oder übersehen werden. Doch das Team kommt zum Schluss, dass das Pine Island Gletschersystem durch die Langzeiterwärmung und den Auswirkungen auf Wind und Wellen auf den dritten Kipppunkt zusteuern dürfte. Dazu meint Professor Hilmar Gudmundsson, Glaziologe und Mitautor: «Sollte der Gletscher einen instabilen irreversiblen Rückzug eintreten, könnte der Einfluss auf den Meeresspiegel in Metern gemessen werden, und wie diese Studie zeigt, ist es wahrscheinlich unmöglich, ihn zu stoppen, sobald der Rückzug beginnt.»
Der Pine Island-Gletscher hatte sich in den Jahren 2014-15 um mehrere zehn Kilometer zurückgezogen. Die Gründe dafür wurden zum einem dem Meeresboden und vulkanischer Aktivität im Untergrund, zum anderen aber vor allem der Erwärmung des Tiefenwassers zugeschrieben. Eine andere Studie zeigte, dass Risse an den Seiten des Gletschers mitverantwortlich gewesen sind. Ob dies die Vorboten des dritten Kipppunktes sind, ist bleibt aber offen.
Dr. Michael Wenger. PolarJournal
Link zur Studie: Rosier, S. H. R., Reese, R., Donges, J. F., De Rydt, J., Gudmundsson, G. H., and Winkelmann, R.: The tipping points and early warning indicators for Pine Island Glacier, West Antarctica, The Cryosphere, 15, 1501–1516, https://doi.org/10.5194/tc-15-1501-2021, 2021.