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Klimawandel unter der LupePräzise Vermessung der Eisbilanz

Grönland und die Antarktis haben in den letzten 16 Jahren deutlich mehr Eis verloren, als durch Schneefall hinzukam, zeigt eine Studie in «Science». Überraschend ist der grosse Eiszuwachs in der Ostantarktis.

Auch das Eis des Collins Gletschers auf den Südlichen Shetlandinseln der Antarktischen Halbinsel befindet sich im Rückzug.
Auch das Eis des Collins Gletschers auf den Südlichen Shetlandinseln der Antarktischen Halbinsel befindet sich im Rückzug.
Foto: Felipe Trueba (EPA, Keystone)

Auf Grönland und in der Antarktis herrscht ein Geben und Nehmen. Im Inland beliefert der Niederschlag die Eisschilde mit Schnee – fast überall gewinnen sie an Mächtigkeit. An den Rändern jedoch nagt das wärmer werdende Meerwasser am Eis und lässt die Inlandgletscher immer schneller ins Meer strömen.

Wie Forscher um den Glaziologen Benjamin Smith von der University of Washington in Seattle nun im Fachmagazin «Science» berichten, haben Eisverluste den Zuwachs durch Schneefall in den untersuchten Jahren von 2003 bis 2019 bei weitem übertrumpft. In diesen 16 Jahren trug das schmelzende Eis der beiden Eispanzer rund 14 Millimeter zum Meeresspiegelanstieg bei.

Mithilfe von Radar und Laseraltimetrie werden Grönland und die Antarktis seit den 1990er-Jahren vermessen. Aus mehreren Gründen war es jedoch schwierig, ein einheitliches Bild der Situation zu bekommen, schreiben die Forscher in ihrer Studie. Denn frühere Untersuchungen zur Massenbilanz analysierten meist Daten mehrerer Satelliten oder von Messflügen. Dabei kamen Instrumente mit unterschiedlicher Auflösung zum Einsatz sowie verschiedene Messmethoden. Zudem mussten oft diverse Beobachtungsperioden kombiniert werden.

Einheitliche und hochauflösende Messung

In der aktuellen Studie liefern die Autoren dank einheitlicher und hochauflösender Satellitendaten die bisher genaueste Massenbilanz der beiden Eispanzer und geben damit ein eindrückliches Bild, wie sich die Erderwärmung in den Polarregionen auswirkt.

«Die neue Analyse zeigt die Reaktion der Eisschilde auf Klimaänderungen mit bisher nicht erreichtem Detail.»

Alex Gardner, Jet Propulsion Laboratory der US-Weltraumbehörde Nasa

Für ihre Studie haben die Forscher um Smith Daten des Satelliten Icesat aus den Jahren 2003 bis 2008 mit neuen, gleichartigen, aber noch höher aufgelösten Daten des Satelliten Icesat-2 von 2018 und 2019 kombiniert. Die Satelliten nutzen Lasertechnik, mit der sich die Geländeoberfläche abtasten lässt. Dort, wo die beiden Datensätze überlappten – das waren zig Millionen Orte –, berechneten sie unter Berücksichtigung der Schneedichte und anderer Faktoren aus dem sich ändernden Höhenprofil die Eisbilanz.

«Die neue Analyse zeigt die Reaktion der Eisschilde auf Klimaänderungen mit bisher nicht erreichtem Detail», sagt Co-Autor Alex Gardner vom Jet Propulsion Laboratory der US-Weltraumbehörde Nasa in Pasadena, Kalifornien. «Das gibt uns Hinweise, warum und wie sich die Eisschilde zurückziehen.»

Gemäss der Studie verlor Grönland im Mittel 200 Gigatonnen Eis pro Jahr, die Antarktis 118 Tonnen. Eine Gigatonne Eis würde in Form von Wasser ausreichen, um 400000 olympische Schwimmbecken zu füllen.

Am offensichtlichsten war der Eisverlust demnach im Nordwesten und Südosten von Grönland und in der Westantarktis. Auf Grönland haben beispielsweise die Gletscher Kangerlussuaq und Jakobshavn jährlich vier bis sechs Meter an Eismächtigkeit verloren. Der Eisverlust auf Grönland hat im Wesentlichen zwei Ursachen: Einerseits schmilzt die Oberfläche der Gletscher und des Eisschilds wegen höherer Temperaturen im Sommer. Andererseits nagt wärmeres Meerwasser an den Gletscherfronten. Der Zuwachs an Eis im Inland erreichte maximal 15 Zentimeter pro Jahr.

Wachsender Beitrag zum Anstieg des Meeresspiegels

In der Westantarktis wird der Eisverlust in erster Linie durch den Verlust von schwimmendem Schelfeis verursacht, das durch den wärmer werdenden Ozean schmilzt. Schwimmendes Eis an sich trägt beim Schmelzen zwar nicht zum Meeresspiegelanstieg bei. Das Schelfeis wirkt jedoch wie ein Pfropfen für die dahinterliegenden Eisströme auf dem Festland. Schwindet das Schelfeis, strömt das Inlandeis schneller nach.

Gerade dieses schwimmende Eis ist schwierig zu bilanzieren. Es hebt und senkt sich mit Flut und Ebbe. Und einige dieser Eisflächen besitzen eine sehr raue Oberfläche, die sich nur mit ausreichend hoher Auflösung korrekt erfassen lässt. Den grössten Eisverlust in der Antarktis verzeichneten gemäss der Studie die Gletscher Thwaites und Crosson, die im Mittel pro Jahr fünf respektive drei Meter an Eis verloren.

Wegen der höher als erwarteten Eisverluste in der Westantarktis wird der Zuwachs jedoch mehr als wettgemacht.

Im Vergleich zu früheren Studien zeigt die aktuelle deutlich mehr Eiszuwachs in der Ostantarktis. Bisherige Studien zeigten für eine vergleichbare Zeitperiode im Mittel nur einen Zuwachs von zwei Gigatonnen Eis pro Jahr, wenn auch mit einer grossen Unsicherheit. Die aktuelle Studie findet einen wahrscheinlichsten Wert von plus 90 Gigatonnen pro Jahr für die Ostantarktis. Wegen der höher als erwarteten Eisverluste in der Westantarktis wird dieser Zuwachs jedoch mehr als wettgemacht.

Schelfeis und schwimmende Gletscherenden reagieren sehr anfällig auf atmosphärische Veränderungen und auf sich erwärmendes Meerwasser, schreiben die Forscher. Ebenso reagieren Inlandgletscher sehr sensibel auf schwindendes Schelfeis. Daher sei auf recht kurzen Zeitskalen mit einem wachsenden Beitrag von Grönland und der Antarktis zum Meeresspiegelanstieg zu rechnen. Wobei mit kurz hier Jahrzehnte bis Jahrhunderte gemeint sind.