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Die ICESat-2-Mission der NASA kartiert 16 Jahre schmelzenden grönländischen und antarktischen Eisschild

Eisveränderungen in der Antarktis

Dies zeigt die Menge an Eis, die die Antarktis zwischen 2003 und 2019 gewonnen oder verloren hat. Dunkelrote und Purpur zeigen große durchschnittliche Eisverlustraten in Küstennähe, während Blues im Inneren geringere Eisgewinnraten aufweisen. Das in Küstennähe, insbesondere in der Westantarktis und auf der Antarktischen Halbinsel, verlorene Eis überwiegt bei weitem die Zuwächse im Landesinneren. Die Eisschelfs von Thwaites und Crosson (direkt unterhalb der Halbinsel) haben sich am meisten verdünnt. Die beiden Eisschelfs haben zwischen 2003 und 2019 fünf Meter (16 Fuß) bzw. drei Meter (10 Fuß) Eis pro Jahr verloren. Der Kreis in der Mitte befindet sich über dem Südpol, wo das Instrument keine Daten sammelt. Bildnachweis: Smith et al./Science

Verwendung des fortschrittlichsten Erdbeobachtungslaserinstruments NASA hat jemals im Weltraum geflogen, ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung der Universität von Washington hat genau gemessen, wie sich die Eisschilde Grönlands und der Antarktis in 16 Jahren verändert haben.

In einer neuen Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft Am 30. April stellten Wissenschaftler fest, dass der Nettoverlust an Eis aus der Antarktis zusammen mit der schrumpfenden Eisdecke Grönlands seit 2003 für den Anstieg des Meeresspiegels zum globalen Ozean um 14 Millimeter verantwortlich ist. In der Antarktis ist ein Anstieg des Meeresspiegels zu verzeichnen angetrieben durch den Verlust der schwimmenden Eisschelfs, die in einem sich erwärmenden Ozean schmelzen. Die Eisschelfs helfen dabei, den Fluss von Landeis in den Ozean zurückzuhalten.

Die Ergebnisse stammen vom Eis-, Wolken- und Landhöhensatelliten 2 (ICESat-2), der im Herbst 2018 in die Umlaufbahn gebracht wurde und detaillierte globale Höhenmessungen einschließlich über den gefrorenen Regionen der Erde durchführte. Durch den Vergleich der neuen Daten mit Messungen des ursprünglichen ICESat von 2003 bis 2009 haben Forscher ein umfassendes Porträt der Komplexität des Eisschildwechsels erstellt – und Einblicke in die Zukunft Grönlands und der Antarktis.

Der Klimawandel verändert die Eisdecke in der Arktis und Antarktis. Die Satelliten ICESat und ICESat-2 der NASA helfen Forschern dabei, festzustellen, wie diese Veränderungen aussehen.

“Wenn Sie einen Monat oder ein Jahr lang einen Gletscher oder eine Eisdecke beobachten, werden Sie nicht viel darüber erfahren, was das Klima damit macht”, sagte der Hauptautor Benjamin Smith, ein Glaziologe an der University of Washington. „Wir haben jetzt eine Zeitspanne von 16 Jahren zwischen ICESat und ICESat-2 und können viel sicherer sein, dass die Veränderungen im Eis mit den langfristigen Klimaveränderungen zu tun haben. Und ICESat-2 ist ein wirklich bemerkenswertes Werkzeug für diese Messungen. Wir sehen qualitativ hochwertige Messungen, die beide Eisplatten mit Teppichboden bedecken und einen detaillierten und präzisen Vergleich mit den ICESat-Daten ermöglichen. “

Grönländische Eisveränderungen

Dies zeigt die Menge an Eis, die Grönland zwischen 2003 und 2019 gewonnen oder verloren hat. Dunkelrote und Purpur zeigen große Eisverlustraten in Küstennähe. Blues zeigen geringere Eisgewinnraten im Inneren der Eisdecke. Die Eisplatten zusammen haben genug Eis in den Ozean verloren, um den globalen Meeresspiegel zwischen 2003 und 2019 um etwa 14 Millimeter (0,55 Zoll) zu erhöhen. Vom globalen Anstieg des Meeresspiegels durch Schmelzwasser der Eisdecke und kalbende Eisberge stammten etwa zwei Drittel aus Grönland und der Rest aus der Antarktis. Bildnachweis: Smith et al./Science

Frühere Studien zu Eisverlust oder -gewinn analysieren häufig Daten von mehreren Satelliten und Missionen in der Luft. Die neue Studie verwendet eine einzige Art der Messung – die Höhe wird mit einem Instrument gemessen, das Laserpulse von der Eisoberfläche abprallt – und liefert das detaillierteste und genaueste Bild der bisherigen Änderung der Eisdecke.

Die Forscher nahmen Spuren von ICESat-Messungen auf und überlagerten die dichteren Spuren von ICESat-2-Messungen von 2019. Wo sich die beiden Datensätze kreuzten – zig Millionen Standorte -, führten sie die Daten durch Computerprogramme, die die Schneedichte und andere Faktoren berücksichtigten. und berechnete dann die Masse des verlorenen oder gewonnenen Eises.

“Die neue Analyse zeigt die Reaktion der Eisschilde auf Klimaveränderungen mit beispiellosen Details und gibt Hinweise darauf, warum und wie die Eisschilde so reagieren, wie sie sind”, sagte Co-Autor Alex Gardner, Glaziologe am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.

Die Studie ergab, dass die grönländische Eisdecke durchschnittlich 200 Gigatonnen Eis pro Jahr und die antarktische Eisdecke durchschnittlich 118 Gigatonnen Eis pro Jahr verlor. Ein Gigatonnen Eis reicht aus, um 400.000 olympische Schwimmbäder zu füllen.

Von dem Anstieg des Meeresspiegels, der durch Schmelzwasser der Eisdecke und Kalben des Eisbergs verursacht wurde, stammten etwa zwei Drittel aus Grönland, das andere Drittel aus der Antarktis, fanden Smith und seine Kollegen.

“Es war erstaunlich zu sehen, wie gut die ICESat-2-Daten von Anfang an aussahen”, sagte Co-Autor Tom Neumann vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. “Diese ersten Ergebnisse mit Blick auf Landeis bestätigen den Konsens anderer Forschungsgruppen, aber sie lassen uns auch gleichzeitig die Details der Veränderung einzelner Gletscher und Eisschelfs betrachten.”

In Grönland gab es eine erhebliche Ausdünnung der Küstengletscher, sagte Smith. Die Gletscher Kangerlussuaq und Jakobshavn haben beispielsweise pro Jahr 4 bis 6 Meter Höhe verloren. Bei wärmeren Sommertemperaturen ist Eis von der Oberfläche der Gletscher und Eisplatten geschmolzen, und an einigen Stellen erodiert wärmeres Meerwasser das Eis an ihren Fronten.

In der Antarktis zeigten die dichten Spuren der ICESat-2-Messungen, dass die Eisdecke in Teilen des Inneren des Kontinents dicker wird, wahrscheinlich aufgrund des zunehmenden Schneefalls, sagte Smith. Der Eisverlust an den Rändern des Kontinents, insbesondere in der Westantarktis und auf der Antarktischen Halbinsel, überwiegt jedoch bei weitem alle Gewinne im Landesinneren. An diesen Orten ist wahrscheinlich auch der Ozean schuld.

“In der Westantarktis sehen wir viele Gletscher, die sehr schnell dünner werden”, sagte Smith. „Am stromabwärtigen Ende dieser Gletscher befinden sich Eisschelfs, die auf dem Wasser schwimmen. Und diese Eisschelfs werden dünner und lassen mehr Eis in den Ozean fließen, während das wärmere Wasser das Eis erodiert. “

Diese Eisschelfs, die mit den Gezeiten steigen und fallen, können schwer zu messen sein, sagte die Co-Autorin Helen Amanda Fricker, Glaziologin an der Scripps Institution of Oceanography an der University of California in San Diego. Einige von ihnen haben raue Oberflächen mit Spalten und Graten, aber die Präzision und hohe Auflösung von ICESat-2 ermöglicht es Forschern, Gesamtänderungen zu messen, ohne sich über diese Merkmale Gedanken machen zu müssen, die die Ergebnisse verzerren.

Dies ist eines der ersten Male, dass Forscher den Verlust der schwimmenden Eisschelfs in der Antarktis gleichzeitig mit dem Verlust der Eisdecke des Kontinents gemessen haben.

Eis, das aus Eisschelfs schmilzt, erhöht den Meeresspiegel nicht, da es bereits schwimmt – genau wie ein Eiswürfel in einer vollen Tasse Wasser nicht über das Glas läuft. Die Eisschelfs bieten jedoch Stabilität für die dahinter liegenden Gletscher und Eisplatten.

“Es ist wie ein architektonischer Pfeiler, der eine Kathedrale hält”, sagte Fricker. „Die Eisschelfs halten die Eisdecke hoch. Wenn Sie die Eisschelfs wegnehmen oder sogar verdünnen, verringern Sie diese Stützkraft, sodass das geerdete Eis schneller fließen kann. “

Die Forscher fanden heraus, dass Eisschelfs in der Westantarktis, wo sich viele der sich am schnellsten bewegenden Gletscher des Kontinents befinden, an Masse verlieren. Ausdünnungsmuster zeigen, dass die Eisschelfs von Thwaites und Crosson am stärksten verdünnt sind, durchschnittlich etwa fünf Meter (16 Fuß) bzw. drei Meter (10 Fuß) Eis pro Jahr.

Weitere Informationen zu dieser Studie finden Sie unter 16 Jahre Eisschildverlust, der mit dem fortschrittlichsten Erdbeobachtungslaser kartiert wurde, den die NASA jemals im Weltraum geflogen ist.

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Referenz: „Der allgegenwärtige Massenverlust der Eisdecke spiegelt konkurrierende Prozesse in Ozean und Atmosphäre wider“ von Ben Smith, Helen A. Fricker, Alex S. Gardner, Brooke Medley, Johan Nilsson, Fernando S. Paolo, Nicholas Holschuh, Susheel Adusumilli, Kelly Brunt, Bea Csatho, Kaitlin Harbeck, Thorsten Markus, Thomas Neumann, Matthew R. Siegfried und H. Jay Zwally, 30. April 2020, Wissenschaft.
DOI: 10.1126 / science.aaz5845

Die Studie wurde von der NASA finanziert. Weitere Mitautoren sind Johan Nilsson und Fernando Paolo vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. Brooke Medley, Thorsten Markus und H. Jay Zwally im Goddard Space Flight Center der NASA; Nicholas Holschuh am Amherst College; Susheel Adusumilli an der Universität von Kalifornien, San Diego; Kelly Brunt an der Universität von Maryland; Bea Csatho an der Universität von Buffalo; Kaitlin Harbeck bei KBR; und Matthew Siegfried an der Colorado School of Mines.