Eine neue Studie zeigt, wie subglaziales Wasser die Stabilität der antarktischen Eiskappe bedrohen könnte. Dies könnte den globalen Meeresspiegel bis zum Jahr 2300 um mehr als zwei Meter ansteigen lassen.

Von Chen Zhao und Ben Galton-Fenzi

Eine der größten Herausforderungen bei der Vorhersage der ungewissen Zukunft der Antarktis ist es, genau zu verstehen, was den Eisverlust verursacht.

Unter der dicken Eisdecke liegt ein riesiges Netz von Seen und Flüssen. Dieses Wasser kann als Schmiermittel wirken, so dass das Eis schneller in Richtung Ozean gleiten kann.

Unsere neue Forschung zeigt, dass „subglaziales Wasser“ eine weitaus größere Rolle beim Eisverlust in der Antarktis spielt als bisher angenommen. Wenn es nicht richtig berücksichtigt wird, könnte der zukünftige Anstieg des Meeresspiegels stark unterschätzt werden.

Wenn man die Auswirkungen des sich entwickelnden subglazialen Wassers in die Modelle der Eisschilde einbezieht, kann sich die Menge des ins Meer fließenden Eises verdreifachen. Dadurch erhöht sich der globale Meeresspiegel bis zum Jahr 2300 um mehr als zwei Meter, was enorme Folgen für die Küstengemeinden weltweit haben könnte.

Die Rolle des subglazialen Wassers verstehen

Subglaziales Wasser bildet sich, wenn die Basis des Eisschildes schmilzt. Dies geschieht entweder durch Reibung aufgrund der Bewegung des Eises oder durch geothermische Wärme aus dem darunter liegenden Gestein.

Durch das Vorhandensein von subglazialem Wasser kann das Eis leichter über den Untergrund gleiten. Es kann auch ein weiteres Abschmelzen unter dem Schelfeis verursachen, was zu einem noch schnelleren Eisverlust führt.

Daher ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie viel subglaziales Wasser erzeugt wird und wohin es fließt, ebenso wie seine Auswirkungen auf den Eisfluss und das weitere Schmelzen.

Aber subglaziales Wasser ist weitgehend unsichtbar. Da es unter einer mehr als zwei Kilometer tiefen Eisschicht verborgen ist, ist es unglaublich schwer zu beobachten.

Wissenschaftler können Bohrungen durch Hunderte bis Tausende von Metern Eis vornehmen, um an das Wasser zu gelangen. Aber das ist ein teurer und logistisch schwieriger Prozess.

Alternativ können sie auch eisdurchdringendes Radar verwenden, um durch das Eis zu „sehen“. Eine andere Technik namens Laser-Altimetrie untersucht Veränderungen in der Höhe des Eises an der Oberfläche. Ausbuchtungen können entstehen, wenn sich Seen unter der Eisdecke füllen, oder verschwinden, wenn sie sich leeren.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden mehr als 140 aktive subglaziale Seen unter der Antarktis identifiziert. Diese Entdeckungen bieten wertvolle Einblicke. Doch weite Regionen – insbesondere in der Ostantarktis – sind noch unerforscht. Es ist nur wenig über die Verbindungen zwischen diesen Seen bekannt.

Was wir gemacht haben und was wir gefunden haben

Wir haben Computersimulationen verwendet, um den Einfluss von subglazialem Wasser auf das Verhalten des Eisschildes vorherzusagen.

Wir haben zwei Computermodelle verwendet:

• ein hochentwickeltes Eisschildmodell, das simuliert, wie das Eisschild fließt und auf das Klima reagiert.
• ein spezielles Hydrologiemodell, das die subglaziale Wasserproduktion und den Wasserfluss vorhersagt.

Dann untersuchten wir, wie unterschiedliche Annahmen über den subglazialen Wasserdruck die Dynamik des Eisschildes beeinflussen. Insbesondere verglichen wir Szenarien, in denen sich der Wasserdruck im Laufe der Zeit ändern kann, mit Szenarien, in denen er konstant bleibt.

Als die Auswirkungen des sich ändernden subglazialen Wasserdrucks in das Modell einbezogen wurden, verdreifachte sich die Menge des in den Ozean fließenden Eises unter dem zukünftigen Klima fast.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass viele bestehende Prognosen für den Meeresspiegelanstieg zu niedrig sind, weil sie den dynamischen Einfluss des subglazialen Wassers nicht vollständig berücksichtigen.

Unsere Forschung unterstreicht die dringende Notwendigkeit, die Dynamik des subglazialen Wassers in diese Modelle einzubeziehen. Andernfalls riskieren wir, die Geschwindigkeit und das Ausmaß des zukünftigen Meeresspiegelanstiegs erheblich zu unterschätzen.

Im Video unten zeigen die sich bewegenden dunklen Linien, wo das auf dem Gestein aufliegende Eis zu schwimmen beginnt. Die linke Grafik zeigt ein Szenario, bei dem subglaziales Wasser nicht in das Eisschildmodell einbezogen wird, und die rechte Grafik zeigt ein Szenario, das die Auswirkungen des sich entwickelnden subglazialen Wassers berücksichtigt.

Eine drohende Gefahr

Die Nichtberücksichtigung von subglazialem Wasser bedeutet, dass die Prognosen für den globalen Meeresspiegelanstieg bis zum Jahr 2300 um bis zu zwei Meter unterschätzt werden.

Ein Anstieg um zwei Meter würde viele Küstenstädte in extreme Gefahr bringen und möglicherweise Millionen von Menschen vertreiben. Der wirtschaftliche Schaden könnte Billionen von Dollar erreichen, lebenswichtige Infrastrukturen beschädigen und die Küstenlinien weltweit umgestalten.

Das bedeutet auch, dass der Zeitpunkt künftiger Kipppunkte unterschätzt wird. Dies ist der Punkt, an dem der Massenverlust des Eisschildes viel schneller und wahrscheinlich unumkehrbar wird. In unserer Studie überschreiten die meisten Regionen diese Schwelle viel früher, einige sogar schon 2050. Dies ist äußerst besorgniserregend.

Das weitere Vorgehen

Das verborgene Wassersystem der Antarktis zu verstehen, ist eine Herausforderung. Das Potenzial für einen schnellen, katastrophalen und unumkehrbaren Eisverlust bleibt bestehen.

Wir brauchen mehr Beobachtungen, um unsere Modelle zu verbessern, insbesondere aus entlegenen Regionen wie der Ostantarktis. Die weitere Sammlung von Informationen aus Bohrlöchern, eisdurchdringendem Radar und Satelliten wird uns helfen, besser zu verstehen, wie sich die Unterseite des Eisschildes verhält. Diese Techniken können dann mit Computersimulationen kombiniert werden, um genauere Prognosen über den zukünftigen Eisverlust und den Anstieg des Meeresspiegels zu erstellen.

Unsere neue Forschung zeigt, dass die Integration der subglazialen Wasserdynamik in Eisschildmodelle höchste Priorität hat. Das Verständnis dieser versteckten Bedrohung ist von entscheidender Bedeutung, da die Welt mit den Folgen der globalen Erwärmung, insbesondere dem Anstieg der Meere, zu kämpfen hat.

Chen Zaho, ARC DECRA Senior Research Fellow, Institute for Marine and Antarctic Studies, University of Tasmania

Ben Galton-Fenzi, leitender Wissenschaftler, Australian Antarctic Division

Dieser Artikel ist eine Neuveröffentlichung von The Conversation unter einer Creative Commons Lizenz. Lesen Sie hier den Originalartikel.