Studienergebnisse zeigen, dass Schelfeise unter dem Gewicht von Schmelzwasserseen brechen

Wenn die Lufttemperaturen in der Antarktis steigen und das Gletschereis schmilzt, kann sich Wasser auf der Oberfläche schwimmender Eisschelfs ansammeln, diese beschweren und dazu führen, dass sich das Eis verbiegt. Heute haben Forscher zum ersten Mal auf diesem Gebiet gezeigt, dass sich Eisschelfs unter dem Gewicht von Schmelzwasserseen nicht nur verformen, sondern brechen.

Wenn sich das Klima erwärmt und die Schmelzraten in der Antarktis zunehmen, könnte dieser Bruch dazu führen, dass gefährdete Eisschelfs zusammenbrechen, wodurch Eis von Binnengletschern in den Ozean fließen und zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen könnte.

Schelfeise sind wichtig für die allgemeine Gesundheit des antarktischen Eisschildes, da sie dazu dienen, das Gletschereis an Land zu stärken oder zu halten. Wissenschaftler haben vorhergesagt und modelliert, dass die Schmelzwasserbelastung an der Oberfläche zum Bruch des Eisschelfs führen könnte, aber bisher hatte niemand diesen Prozess vor Ort beobachtet.

Die neue Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift für Glaziologiekann helfen zu erklären, wie das Larsen-B-Schelfeis im Jahr 2002 abrupt zusammenbrach. In den Monaten vor seinem katastrophalen Zusammenbruch bildeten sich Tausende von Schmelzwasserseen auf der Oberfläche des Schelfeises, die dann innerhalb weniger Wochen abflossen.

Um die Auswirkungen von Oberflächenschmelzwasser auf die Stabilität des Schelfeises zu untersuchen, reiste ein Forschungsteam unter der Leitung der University of Colorado Boulder und unter Beteiligung von Forschern der University of Cambridge im November 2019 zum George VI-Schelfeis auf der Antarktischen Halbinsel.

Zunächst identifizierte das Team eine Vertiefung oder ein „Dolinenloch“ in der Eisoberfläche, das sich während einer früheren Entwässerung eines Sees gebildet hatte und wo sich ihrer Meinung nach das Schmelzwasser wahrscheinlich wieder auf dem Eis ansammeln würde. Dann machten sie sich mit Schneemobilen auf den Weg und schleppten ihre gesamte wissenschaftliche Ausrüstung und Sicherheitsausrüstung auf Schlitten.

Rund um die Doline installierte das Team hochpräzise GPS-Stationen, um kleine Höhenänderungen auf der Eisoberfläche zu messen, Wasserdrucksensoren, um die Tiefe des Sees zu messen, und ein Zeitrafferkamerasystem, um alle 30 Bilder der Eisoberfläche und der Schmelzwasserseen aufzunehmen Protokoll. .

Im Jahr 2020 beendete die COVID-19-Pandemie ihre Feldarbeit abrupt. Als das Team im November 2021 schließlich an seinen Standort zurückkehrte, waren nur noch zwei GPS-Sensoren und eine Zeitrafferkamera übrig; Zwei weitere GPS-Geräte und alle Wasserdrucksensoren waren überflutet und unter festem Eis begraben.

Glücklicherweise erfassten die überlebenden Instrumente die vertikale und horizontale Bewegung der Eisoberfläche sowie Bilder des Schmelzwassersees, der sich während der Rekord-Schmelzsaison 2019/20 bildete und abfloss.

GPS-Daten zeigten, dass sich das Eis in der Mitte des Seebeckens als Reaktion auf das erhöhte Gewicht des Schmelzwassers um etwa einen Fuß nach unten neigte. Diese Erkenntnis baut auf früheren Arbeiten auf, die die ersten direkten Feldmessungen der durch die Ansammlung und Entwässerung von Schmelzwasser verursachten Knickung des Schelfeises lieferten.

Das Team stellte außerdem fest, dass sich der horizontale Abstand zwischen dem Rand und der Mitte des Schmelzwasserseebeckens um mehr als einen Fuß vergrößert hatte. Dies war höchstwahrscheinlich auf die Bildung und/oder Verbreiterung kreisförmiger Brüche rund um den Schmelzwassersee zurückzuführen, die in den Zeitrafferbildern festgehalten wurden. Ihre Ergebnisse liefern den ersten Feldbeweis für einen Bruch des Schelfeises als Reaktion auf einen See aus Oberflächenschmelzwasser, der das Eis beschwert.

„Das ist eine aufregende Entdeckung“, sagte Hauptautorin Alison Banwell vom Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) an der University of Colorado Boulder. „Wir glauben, dass diese Art von kreisförmigen Brüchen eine Schlüsselrolle bei der Kettenreaktion des Seeentwässerungsprozesses gespielt hat, der zum Aufbrechen des Larsen-B-Schelfeises beigetragen hat.“

„Obwohl diese Messungen auf einem kleinen Gebiet durchgeführt wurden, zeigen sie, dass die Biegung und der Bruch von schwimmendem Eis aufgrund von Oberflächenwasser weiter verbreitet sein könnten als bisher angenommen“, sagte die Mitautorin Dr. Rebecca Dell vom Scott Polar Research Institute in Cambridge .

„Da das Schmelzen als Reaktion auf die prognostizierte Erwärmung zunimmt, könnten die Schelfeise anfälliger für das Aufbrechen und Kollabieren werden, als dies derzeit der Fall ist.“

„Dies hat Auswirkungen auf den Meeresspiegel, da die Eisverstärkungen im Inneren reduziert oder entfernt werden, wodurch Gletscher und Eisströme schneller in den Ozean fließen können“, sagte Co-Autor Professor Ian Willis, ebenfalls vom SPRI.

Die Arbeit unterstützt Modellierungsergebnisse, die zeigen, dass das enorme Gewicht Tausender Schmelzwasserseen und die anschließende Entwässerung dazu führten, dass sich das Larsen-B-Schelfeis krümmte und brach, was zu seinem Zusammenbruch beitrug.

„Diese Beobachtungen sind wichtig, weil sie zur Verbesserung von Modellen verwendet werden können, um besser vorherzusagen, welche antarktischen Schelfeise am anfälligsten sind und in Zukunft am wahrscheinlichsten zusammenbrechen werden“, sagte Banwell.