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Nach drei Jahrzehnten starker klimatischer Erwärmung an der Antarktischen Halbinsel zerbrach im Januar 1995 innerhalb weniger Tage das Schelfeis Larsen A und im März 2002 das Schelfeis Larsen B. Dies führte zu erhöhter Fließgeschwindigkeit und Rückzug der Gletscher, die zuvor in das Schelfeis mündeten. Seitdem erleiden die Gletscher hohe Verluste an Eismasse, jedoch mit zeitlichen Schwankungen, bedingt durch Änderungen der Zirkulation von Atmosphäre und Ozean.

Larsen A Schelfeis im November 1994, zwei Monate vor dem Zerfall. (© Helmut Rott)

Zielsetzung der Forschung

Grosse Bereiche der Antarktis sind von schwimmendem Schelfeis umgeben, das bis zu bis 1.000 Meter dick ist. Schelfeis reguliert den Eisexport vom antarktischen Kontinent zum Ozean. Auf Grund der Erwärmung von Ozean und Atmosphäre ziehen sich die Schelfeise zurück. Dies führt zu erhöhter Fließgeschwindigkeit und Massenverlust der Gletscher, die zuvor ins Schelfeis mündeten. Die Wechselwirkungen der Gletscher mit Atmosphäre und Ozean sind komplex, was sich in zeitlichen und räumlichen Schwankungen der Dynamik und Massenänderung widerspiegelt. Dies wird im Folgenden anhand von Gletschern des vormaligen Larsen B Schelfeises vorgestellt.

Radarbild (ASAR) des Satelliten Envisat, 22. März 2007. Schelfeis-Front: rot– 8. Dezember 1992, blau – 30. Januar 1995, violett (Larsen A) – 22. März 1995, grün (Larsen B) – 6. Oktober 2000. Gelb – Küstenline 18. März 2002. H, G, E – Hektoria, Green, Evans Gletscher. (© Helmut Rott)

Erhöhte Fließgeschwindigkeit und Rückzug der Gletscher als Folge von Schelfeis Kollaps

Seit 1980 gab es einen starken Rückzug von Schelfeis an der antarktischen Halbinsel. Markante Ereignisse waren in den Jahren 1995 und 2002 der nahezu vollständige Zerfall des Larsen A bzw. Larsen B Schelfeises innerhalb weniger Tage. Die Gletscher, die zuvor ins Schelfeis mündeten, wurden dadurch zu kalbenden Gletschern.

„Um die Reaktion der polaren Gletscher auf den Klimawandel und deren zukünftigen Beitrag zum Anstieg des Meeresspiegels abzuschätzen, sind Faktoren wie Größe und Form der Gletscher, Eisdicke, Topographie der Oberfläche und des Untergrunds, sowie Ozeanströmung und Meereisbedeckung zu berücksichtigen.“

Helmut Rott

In den ersten Jahren nach dem Eisschelf Kollaps erhöhte sich die Fließgeschwindigkeit der Gletscher stark. Dies führte zu erhöhtem Ausstoß an Eis in den Ozean, Einsinken der Gletscheroberfläche und Rückzug der kalbenden Gletscherfront. In Folge zeigten die einzelnen Gletscher Unterschiede bezüglich Anpassung an die neuen Randbedingungen. Die Größe und Form der Gletscher, Eisdicke, Topographie der Oberfläche und des Untergrunds, sowie Ozeanströmung und Meereisbedeckung spielen eine Rolle. Schwankungen der Zirkulation der Atmosphäre in unterschiedlichen Zeitskalen sind ebenfalls wichtig. Die Kenntnis dieser Faktoren ist wesentliche Grundlage, um die Antwort der Gletscher auf Änderungen des Klimas zu erfassen und zukünftige Beiträge der Gletscher zum Anstieg des Meeresspiegels abzuschätzen. Ein Beispiel für die Komplexität des Gletscherverhaltens zeigt der folgende Beitrag über die Larsen B Gletscher.

Antwort der Larsen B Gletscher auf Änderungen der Zirkulation von Atmosphäre and Ozean

Bilder von Satelliten-getragenen Radarsensoren zeigen Änderungen der Meereis Bedeckung in der Larsen B Bucht. Links: TerraSAR-X, 5. Januar 2011; Mitte: Sentinel-1, 2. März 2017; Rechts: Sentinel-1, 4. Februar 2022. H, G, E, C: Hektoria, Green, Evans, Crane Gletscher. (© Helmut Rott)

Dieses Beispiel zeigt das Gletscherverhalten im vergangenen Jahrzehnt. Bis zum Sommer 2011/2012 bildeten sich im Sommer vor den Larsen B Gletschern stets offene Wasserflächen. Ab Winter 2012 gab es eine permanente Meereisdecke (Festeis), die auch im Sommer bestand und mit der Zeit an Dicke und Ausdehnung wuchs. Die maximale Ausdehnung wurde im März 2017 erreicht und nahm danach allmählich ab, aber ein großer Teil des Festeises blieb bis Januar 2022 bestehen. Im Januar 2022 brach das Eis innerhalb kurzer Zeit auf und driftete meerwärts. Ab 2017 gab es eine südwärts Verlagerung und Intensivierung des Westwindbandes. Dies führte zu einem Temperaturanstieg und erhöhter Häufigkeit starker ablandiger Winde und Strömungen an der Nordostküste der Antarktischen Halbinsel, Ursachen für die Auflösung und Drift der Festeis-Decke.

Sentinel-1 Radarbild mit Hektoria-Green-Evans Gletscher und der angrenzenden Meeresbucht, 18. Mai 2023. Die farbigen Linien zeigen die Position der Gletscherfront am 16. Juni 2011 (vor Beginn der Festeis Periode), 30. November 2021 (maximaler Vorstoß der Gletscherfront), 5. April 2022 und 18. Mai 2023 (Front im Rückzug nach Aufbrechen des Festeises). (© Helmut Rott)

Während der Periode des permanenten Festeises nahm die Fließgeschwindigkeit der Gletscher ab und es bildeten sich schwimmende Gletscherzungen, die meerwärts weit über die Position der Gletscherfront von 2011 vorstießen. Der maximale Vorstoß der Front, 12 km, fand am Hektoria Gletscher statt. Nach dem Aufbrechen des Festeises nahm die Fließgeschwindigkeit der Gletscher zu, die schwimmenden Bereiche der Gletscherzungen zerbrachen schnell und die Gletscherfronten zogen sich auf die Position von 2011 zurück, zum Teil sogar landeinwärts davon. Satellitenmessungen der Gletscherdicke zeigen eine Fortdauer der Massenverluste der Gletscher, allerdings in reduziertem Umfang während der Festeis Periode.

Geschwindigkeit (Meter/Tag) an Messpunkten entlang der zentralen Fließlinie des Hektoria Gletschers, abgeleitet aus Sentinel-1 Daten, Januar 2015 bis Juli 2023. Nach Aufbrechen des Festeises im Januar 2022 zerbrachen die schwimmenden Bereiche der Gletscherzungen und die Eisberge drifteten meerwärts. Die Skizze zeigt die Position der Messpunkte entlang der Fließlinie. (© Helmut Rott)

Analyse der Reaktion der Eismassen auf Klimaänderung

22 Jahre nach Aufbrechen des Schelfeises befinden sich die Gletscher der Larsen B Bucht noch nicht in einem neuen Gleichgewicht. Zum Teil ist dies eine Spätfolge des Verlusts der rückhaltenden Kraft des Schelfeises nach dem Kollaps. Hauptursache für Schwankungen im Fließverhalten, in der Massenbilanz und in der Position der Gletscherfronten während des letzten Jahrzehnts waren jedoch Änderungen der Zirkulation von Atmosphäre und Ozean. Dies weist auf die Komplexität der Prozesse hin, die für die Antwort antarktischer Gletscher auf Klimaänderungen bestimmend sind. Für realistische Vorhersagen betreffend den zukünftigen Verlust an Eismasse der Antarktis ist eine detaillierte Kenntnis dieser Prozesse notwendig. Dies verlangt auch die Berücksichtigung regionaler Unterschiede im Energie- und Massenaustausch des Eises mit der Atmosphäre und dem Ozean und die Trennung von kurzfristigen Schwankungen und längerfristigen Trends in Zeitreihen der Massenbilanz.

Jährliche Änderung der Höhe der Oberfläche (Meter pro Jahr) der HGE Gletscher, abgeleitet aus topographischen Radardaten des TanDEM-X Satelliten. Links: 2011 bis 2013. Rechts: 2013 bis 2016. In der Periode 2011 bis 2013 wurde Beträge des Einsinkens bis zu 25 m/Jahr beobachtet. Der Massenverlust des Eises auf festem Grund betrug für die HGE Gletscher 2011 bis 2013 4.2 Gt/Jahr, 2013 bis 2016 1.7 Gt/Jahr. (© Helmut Rott)

Medieninformation

Verfasst von Helmut Rott.
Layout und Satz durch das APRI-Medien Team.
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Fotos: © Helmut Rott

Über den wissenschaftlichen Autor

Helmut Rott ist Geschäftsführer von ENVEO IT, Innsbruck. Er war Professor am Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Innsbruck.

Literatur:

Rott, H., Abdel Jaber, W., Wuite, J., Scheiblauer, S., Floricioiu, D., van Wessem, J.M., Nagler, T., Miranda, N., and van den Broeke, M.R. 2018. Changing pattern of ice flow and mass balance for glaciers discharging into the Larsen A and B embayments, Antarctic Peninsula, 2011 to 2016. The Cryosphere, 12, p.1273-1291, https://doi.org/10.5194/tc-12-1273-2018.

Rott, H., Wuite, J., De Rydt, J., Gudmundsson, G.H., Floricioiu, D., Rack, W. 2020. Impact of marine processes on flow dynamics of northern Antarctic Peninsula outlet glaciers. Nature Communications (2020) 11:2969, https://doi.org/10.1038/s41467-020-16658-y.

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