Max-Planck-Institut für Meteorologie: Wie sich Eisrücken und Eishöcker auf das antarktische Eisschild auswirken

Forschende des Max-Planck-Instituts für Meteorologie haben in einer Studie in The Cryosphere die Auswirkungen des Reibungswiderstands sowie der Schwankungen des Meeresspiegels auf die Entwicklung von Eisrücken und Eishöckern mit Hilfe dreidimensionaler idealisierter Eisschildsimulationen, die auch die umliegenden Schelfeise einbeziehen, untersucht. Sie zeigen, dass der gegenwärtige Zustand von Eisrücken und Eishöckern in der Antarktis von ihrer bisherigen Entwicklung abhängig ist.Forschende des Max-Planck-Instituts für Meteorologie haben in einer Studie in The Cryosphere die Auswirkungen des Reibungswiderstands sowie der Schwankungen des Meeresspiegels auf die Entwicklung von Eisrücken und Eishöckern mit Hilfe dreidimensionaler idealisierter Eisschildsimulationen, die auch die umliegenden Schelfeise einbeziehen, untersucht. Sie zeigen, dass der gegenwärtige Zustand von Eisrücken und Eishöckern in der Antarktis von ihrer bisherigen Entwicklung abhängig ist.

Abbildung Eisschelf — Abbildung 1: Die Eisdecke beginnt an der Aufschwimmlinie zu schwimmen und bildet ein Eisschelf. Der schwimmende Schelfeisblock kann mit dem Untergrund in Berührung kommen und einen Eisrücken oder Eishöcker bilden, wodurch der Schelfeisblock zurückgehalten oder gestützt wird. Credit: Clara Henry

Überall dort, wo sich Schelfeis lokal auf dem erhöhten Meeresboden abstützt, können sich Eisrücken bilden, die dazu führen, dass das schwimmende Schelfeis um die abstützende Region herumgelenkt wird. Auf kleineren erhöhten Unregelmäßigkeiten des Meeresbodens können sich Eishöcker bilden, bei denen das Schelfeis über die am Boden befindliche Region schwimmt (siehe Abbildung 1). Diese Inseln, die von schwimmenden Schelfeisen umgeben sind, spielen eine wichtige Rolle, da sie den Abfluss des antarktischen Eisschildes abbremsen und dessen Beitrag zum Meeresspiegel regulieren.

In der Studie untersuchen die Autoren A. Clara J. Henry und Clemens Schannwell (Max-Planck-Institut für Meteorologie), Vjeran Višnjević und Reinhard Drews (Universität Tübingen), die Entwicklung von Eisrücken. Da es rund um die Antarktis über 700 Eisrücken gibt, ist es wichtig, ihre Rolle bei der Dynamik des antarktischen Eisschildes besser zu verstehen: Das antarktische Eisschild ist das größte verbleibende Eisschild der Erde und hat das Potenzial, den globalen Meeresspiegel um etwa 58 m anzuheben. Außerdem ist es die größte Unsicherheitsquelle bei den Projektionen zum Anstieg des Meeresspiegels. Die Küstengebiete der Antarktis sind besonders anfällig für Klimaveränderungen, was ein besseres Verständnis der dort vorherrschenden physikalischen Prozesse notwendig macht.

Wenn sich das Klima und der Meeresspiegel ändern, reagieren die Eisrücken entweder mit einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung. Die Veränderung der Größe beeinflusst den Eisfluss und kann sich auf das gesamte antarktische Eisvolumen auswirken. Eisrücken halten das Schelfeis zurück oder verstärken es, wodurch der Eisfluss reguliert und die Lage der Aufschwimmlinie beeinflusst wird. Da sich diese Merkmale im Laufe der Gletscherzyklen in ihrer Größe ändern, verändern sie die Abstützung des Schelfeises. Bei einem Anstieg des Meeresspiegels verkleinern sich die Eisrücken und bieten weniger Halt, was die Geschwindigkeit des Schelfeises erhöht und zu einem Eisverlust des antarktischen Eisschildes führt. Wenn der Meeresspiegel sinkt, vergrößert sich die Bodenfläche der Eisrücken, allerdings mit einer zeitlichen Verzögerung. Dieses Verhalten wird als Hysterese bezeichnet und hat wichtige Auswirkungen auf die Entwicklung des antarktischen Eisschildes.

Eisrücken und Eishöcker sind überall am Rande des antarktischen Eisschildes zu finden. Die Mechanismen, die den Übergang von einem Strömungsregime zum anderen bestimmen, waren bisher jedoch nicht untersucht worden, und die Einflüsse der umgebenden Schelfeise auf die lokalen Strömungsregime waren noch nicht quantifiziert worden. Um diesen Fragen nachzugehen, verwenden die Wissenschaftler*innen das dreidimensionale, vollständige Stokes-Modell Elmer/Ice, um idealisierte Eisrücken und Eishöcker unter verschiedenen Szenarien des basalen Reibungswiderstands und Störungen des Meeresspiegels zu simulieren.

Dies ermöglicht es ihnen, eine hysteretische Reaktion der Eisrücken und Eishöcker auf Veränderungen des Meeresspiegels festzustellen, wobei die Flächen mit Bodenkontakt bei einem Szenario mit steigendem Meeresspiegel größer sind als bei einem Szenario mit sinkendem Meeresspiegel. Diese Hysterese zeigt nicht nur, dass derselbe Anstieg und anschließende Rückgang des Meeresspiegels Unumkehrbarkeit nach sich zieht, sondern auch, dass der Verlauf der Störung wichtig ist, um Rückschlüsse auf die Geometrie der Eisrücken oder der Eishöcker in der Vergangenheit zu ziehen. Die anfängliche Fläche mit Bodenkontakt muss sorgfältig berücksichtigt werden, da sie für die Bildung eines Eisrückens oder eines Eishöckers ausschlaggebend ist und somit unterschiedliche Stütz- oder Verzögerungseffekte verursacht.

Originalveröffentlichung

Henry, C. J., Drews, R., Schannwell, C., & Visnjevic, V. (2022). Hysteretic evolution of ice rises and ice rumples with variations in sea level. The Cryosphere, 16, 3889-3905. doi: 10.5194/tc-16-3889-2022

Kontakt

Clara Henry
Doktorandin
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: clara.henry@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Clemens Schannwell
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: clemens.schannwell@we dont want spammpimet.mpg.de

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