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Viele Schelfeise der Antarktis haben in den letzten Jahrzehnten massiv an Volumen verloren durch das Kalben teils riesiger Eisberge. Im vergangenen Jahr hatte beispielsweise A-68a, der größte Eisberg der Welt, Besorgnis ausgelöst, als er geradewegs auf das flächenmäßig etwas kleinere subantarktische Naturparadies Südgeorgien zusteuerte. A-68a brach im Juli 2017 vom Larsen C – Eisschelf im Weddellmeer an der Antarktischen Halbinsel ab. Die meisten anderen Schelfeisgebiete in der Antarktis verlieren ebenfalls an Stabilität durch Abbrüche gewaltiger Eisberge. Amerikanische Wissenschaftler konnten jetzt in einer neuen Studie zeigen, welche Ursachen den häufiger werdenden Kalbungen zugrunde liegen.
Bisher war die Annahme, dass das vermehrte Abbrechen von Eisbergen auf Hydrofrakturierung zurückzuführen ist, wobei Wasser aus Schmelztümpeln an der Oberfläche durch Risse im Schelfeis nach unten sickert und sich beim Gefrieren ausdehnt, ganz ähnlich der Frostsprengung im Fels. In der neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences erschien, untersuchten Glaziologen der University of California Irvine und des Jet Propulsion Laboratory der NASA anhand von Modellierungen, welche Dynamik zum Abbruch von A-68a führte.
Entgegen der bisherigen Theorie stellten sie fest, dass der Hauptgrund des Abbruchs die Abnahme der sogenannten Eismélange ist. Das ist eine Art Eisbrei aus vom Wind verwehtem Schnee, Eisbergtrümmern und gefrorenem Meerwasser, der wie ein Kleber Risse in Eisbergen repariert. Laut der Forscher führen die Zirkulation des Ozeanwassers unter dem Schelfeis und die Erwärmung durch Sonneneinstrahlung dazu, dass sich die Eismélange im Laufe der Jahrzehnte allmählich abbaut.
Diese neuen Erkenntnissen haben eine große Bedeutung für das Verständnis der Zusammenhänge zwischen dem Klimawandel und der Stabilität des Schelfeises, denn dieses stützt nach derzeitiger Annahme die Gletscher an Land und bremst deren Abfließen in Richtung Meer.
«Die Abnahme der Eismélange, die große Segmente von schwimmenden Schelfeisen zusammenhält, ist eine weitere Möglichkeit, wie der Klimawandel zu einem raschen Rückzug der antarktischen Schelfeisflächen führen kann. Vor diesem Hintergrund müssen wir möglicherweise unsere Schätzungen über den Zeitpunkt und das Ausmaß des Anstiegs des Meeresspiegels aufgrund des polaren Eisverlusts überdenken – d.h. er könnte früher und mit einem größeren Knall kommen als erwartet.»Eric Rignot, Professor für Erdsystemwissenschaften an der University of California Irvine und Co-Autor der Studie
Aus hunderten von Rissen im Larsen-C-Schelfeis wählten die Forscher elf vertikal verlaufende Risse für eine genauere Untersuchung aus und erstellen Modelle, um festzustellen, bei welchem von drei verschiedenen Szenarien die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs am größten ist: (1) wenn das Schelfeis durch Schmelzvorgänge dünner wird; (2) wenn die Eismélange dünner wird; oder (3) wenn sowohl das Schelfeis als auch die Eismélange dünner werden.
«Viele Leute dachten intuitiv: Wenn das Schelfeis dünner wird, wird es viel instabiler und bricht», so der Hauptautor Eric Larour, Forscher am NASA JPL und Leiter der Gruppe. Die Modelle zeigten jedoch stattdessen, dass bei Szenario (1) — der Abnahme des Schelfeises, ohne Veränderung an der Mélange — die Risse heilen konnten, wobei die jährliche Verbreiterung der Risse von 79 Meter auf 22 Meter sank. Bei Szenario (3) verlangsamte sich die Vergrößerung der Risse ebenfalls, allerdings in geringerem Maße. Nur bei Szenario (2), der Abnahme der Mélange, kam es zu einer Verbreiterung der Risse von durchschnittlich 76 Meter auf 112 Meter pro Jahr.
Laut Larour spiegelt dieser Unterschied die unterschiedliche Beschaffenheit der Substanzen wider. «Die Mélange ist zu Beginn dünner als Eis», sagt Larour. «Wenn die Mélange nur 10 oder 15 Meter dick ist, ist sie wie Wasser, und die Schelfeisrisse werden freigegeben und beginnen zu brechen.» Die Eismélange nimmt selbst im Winter nicht unbedingt zu, da die Risse bis an die Basis des Schelfeises reichen und so Kontakt zum wärmeren Ozeanwasser haben.
«Die vorherrschende Theorie hinter der Zunahme großer Eisberg-Kalbungen auf der Antarktischen Halbinsel war die Hydrofrakturierung, bei der Schmelztümpel an der Oberfläche Wasser durch Risse im Schelfeis nach unten sickern lassen, die sich ausdehnen, wenn das Wasser wieder gefriert», so Rignot, der auch leitender Wissenschaftler am NASA JPL ist. «Aber diese Theorie erklärt nicht, wie der Eisberg A68 mitten im antarktischen Winter vom Larsen-C-Schelfeis abbrechen konnte, als es keine Schmelztümpel gab.»
Zusammen mit anderen Kryosphärenforschern hat Rignot den Abbruch des Schelfeises auf der Antarktischen Halbinsel beobachtet, der auf einen Rückgang zurückzuführen ist, der vor Jahrzehnten begann. «Wir haben endlich damit begonnen, eine Erklärung dafür zu finden, warum sich diese Schelfeisflächen zurückzuziehen begannen und in diese Konfigurationen gerieten, die schon Jahrzehnte vor der Hydrofrakturierung instabil wurden», so Rignot. «Die Ausdünnung der Eismélange ist zwar nicht der einzige Prozess, der dies erklären könnte, aber er reicht aus, um die von uns beobachtete Schwächung zu erklären.»
Julia Hager, PolarJournal
Link zur Studie: E. Larour, E. Rignot, M. Poinelli, B. Scheuchl. Physical processes controlling the rifting of Larsen C Ice Shelf, Antarctica, prior to the calving of iceberg A68. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (40): e2105080118 DOI: 10.1073/pnas.2105080118