Antarktis: Rückkopplungsschleife der Eisschelfschmelze könnte den Meeresspiegelanstieg unterschätzen

Aktuelle Projektionen zum Meeresspiegelanstieg durch antarktisches Schmelzwasser könnten die tatsächliche Gefahr deutlich unterschätzen.

Eine neue Studie zeigt: Wenn Eis in den Ozean schmilzt, verändert das die Meereszirkulation – und diese Veränderungen führen wiederum dazu, dass noch mehr Eis abschmilzt.

Damit entsteht ein sich selbst verstärkender Kreislauf, den viele bestehende Klimamodelle weitgehend ausblenden.

Nach Einschätzung der Forschenden könnte diese Rückkopplungsschleife den Meeresspiegel ähnlich stark antreiben wie die unmittelbaren Effekte einer sich erwärmenden Atmosphäre.

Die fehlende antarktische Rückkopplungsschleife

Der Weltklimarat (IPCC) behandelt das Abschmelzen der antarktischen Eisschelfe in seinen Projektionen bislang im Wesentlichen als festen Input: Eis schmilzt, Wasser gelangt in den Ozean, der Meeresspiegel steigt.

Unberücksichtigt bleibt in vielen Modellen jedoch, was dieses Schmelzwasser mit dem Ozean macht – und wie der Ozean daraufhin reagiert.

„Die meisten aktuellen Klimamodelle, die die internationale Politik informieren, berücksichtigen diese Rückkopplungsschleife überhaupt nicht“, sagte die Hauptautorin der Studie, Madeleine Youngs, Assistenzprofessorin an der University of Maryland.

Aus Sicht des Teams wird Eisschelfschmelze in den IPCC-Ansätzen derzeit eher als fest ablaufender Prozess behandelt und nicht als Vorgang, der mit anderen Klimasystemen wechselwirkt.

Sie argumentieren, dass künftige Schätzungen zum Meeresspiegelanstieg präziser werden, wenn Klimamodelle Rückkopplungen berücksichtigen, die mit Schmelzwasser aus Eisschelfen verbunden sind.

Schmelzen beschleunigt weiteres Schmelzen

Der zugrunde liegende Mechanismus folgt der Physik von Temperatur und Dichte des Wassers. Unter normalen Bedingungen sinkt kaltes, dichtes Wasser ab und lagert sich in Bodennähe an. Dadurch entsteht eine Barriere-Schicht, die verhindert, dass wärmere Strömungen aus dem tiefen Ozean an die Unterseite der Eisschelfe gelangen.

Schmilzt Eis, verdünnt das freigesetzte Süsswasser diese Barriere und schwächt sie. Wärmeres Wasser aus der Tiefe kann dann durchdringen und die Eisunterseite erreichen – was die Schmelze beschleunigt.

Mehr Schmelze erzeugt wiederum mehr Süsswasser, die Barriere wird weiter geschwächt, und noch mehr warmes Wasser kann eindringen. Der Prozess verstärkt sich selbst.

„Es ist eine positive Rückkopplungsschleife, bei der mehr Schmelze dazu führt, dass wärmeres Wasser das Eis erreicht – und das verursacht noch mehr Schmelze“, sagte Youngs.

„Wenn wir [Menschen] weiterhin so weitermachen wie bisher, ist es gut möglich, dass wir den Klimakipppunkt eher früher als später erreichen – besonders, wenn wir diese positive Rückkopplungsschleife berücksichtigen.“

Antarktisches Schmelzen verläuft nicht gleichmässig

Ein differenziertes Ergebnis der Studie ist, dass sich diese Dynamik je nach Region der Antarktis unterschiedlich ausprägt.

In Gebieten wie dem Weddellmeer ist die Rückkopplung klar riskant: Wenn stromaufwärts Eis schmilzt und Süsswasser in grossen Mengen einströmt, wird die Kaltwasser-Barriere abgebaut, warmes Wasser dringt verstärkt vor – und die Schmelze nimmt weiter zu.

In anderen Regionen, darunter die Westantarktische Halbinsel und das Amundsenseegebiet, ist das Bild komplexer.

Dort kann Schmelzwasser, das aus weiter oben liegenden Bereichen zufliesst, eine kalte Süsswasser-Barriere bilden, die das Eis vorübergehend gegen wärmere Meeresströmungen abschirmt. Das entspricht eher einer negativen als einer positiven Rückkopplung.

„Unsere Studie legt nahe, dass diese Regionen – die normalerweise als am stärksten gefährdet gelten – tatsächlich besser geschützt sind als gedacht, zumindest kurzfristig, wegen dieser negativen Rückkopplungsschleife“, sagte Youngs.

„Aber dieser Schutz hängt davon ab, dass zunächst massives stromaufwärtiges Schmelzen stattfindet – und dieses vorgelagerte Schmelzen hat seinerseits schwere Konsequenzen für den Meeresspiegel.“

Was steigende Meere bedeuten könnten

Weltweit leben mehr als 680 million Menschen in niedrig gelegenen Küstenzonen, die gegenüber Meeresspiegelanstieg besonders verwundbar sind.

Der IPCC schätzt derzeit, dass antarktisches Schmelzwasser unter Szenarien mit hohen Emissionen bis zum Jahr 2100 zusätzlich 28 to 34 centimeters (11 to 13 inches) zum Meeresspiegelanstieg beitragen könnte.

Schon eine moderate Überschreitung dieser Spanne würde die Reichweite von Sturmfluten und dauerhafter Überflutung erheblich ausweiten – von Miami bis Mumbai und über Hunderte Städte dazwischen.

Sollten die in der Studie identifizierten Rückkopplungsschleifen so stark wirken, wie es die Ergebnisse nahelegen, müssten diese Schätzungen möglicherweise nach oben korrigiert werden.

„Das ist wirklich erst eine erste Untersuchung zu diesem Thema“, sagte Youngs.

„Wir zeigen, dass die Rückkopplungen in der Antarktis real sind, extrem grosse Auswirkungen haben und je nach Ort auf dem Kontinent variieren. Wir können nicht nur die direkte Wirkung einer sich erwärmenden Atmosphäre betrachten.“

Antarktikas Kipppunkte verfolgen

Das Forschungsteam arbeitet bereits an der nächsten Etappe.

Youngs und ihre Kolleginnen und Kollegen entwickeln Simulationen mit höherer räumlicher Auflösung, die Schmelzwasser-Rückkopplungsprozesse einbeziehen und die projizierten Entwicklungen von heute bis 2100 nachzeichnen.

Im Mittelpunkt steht die Frage, welche Eisschelfe dem Punkt ohne Umkehr am nächsten sind.

„Der nächste Schritt ist zu verstehen, wann und wo genau die Systeme kippen – und was das für uns alle bedeutet“, schloss Youngs.