Eine umfassende Studie liefert einen ersten detaillierten Blick auf das Verschwinden des Eises in Grönland

Eine umfassende Studie liefert einen ersten detaillierten Blick auf das Verschwinden des Eises in Grönland
Anonim

von der Universität in Buffalo

Die grönländische Eisdecke ist der zweitgrößte Eiskörper der Erde. Es erstreckt sich über eine Fläche, die etwa fünfmal so groß ist wie der Bundesstaat New York und Kansas zusammen. Wenn es vollständig schmilzt, können die Ozeane um 20 Fuß ansteigen. Küstengemeinden von Florida bis Bangladesch würden großen Schaden erleiden.

Jetzt zeigt eine neue Studie, wie wenig wir diesen nördlichen Giganten verstehen.

Unter der Leitung der Geophysikerin Beata Csatho, PhD, Professorin für Geologie an der Universität von Buffalo, liefert die Studie nach Ansicht der Autoren das erste umfassende Bild davon, wie das Eis in Grönland verschwindet. Dies deutet darauf hin, dass aktuelle Studien zur Modellierung der Eisdecke zu simpel sind, um den künftigen Anstieg des Meeresspiegels genau vorherzusagen, und dass Grönland in naher Zukunft möglicherweise schneller Eis verliert als bisher angenommen.

"Die große Bedeutung unserer Daten besteht darin, dass wir zum ersten Mal ein umfassendes Bild davon haben, wie sich alle grönländischen Gletscher im letzten Jahrzehnt verändert haben", sagt Csatho.

"Diese Informationen sind von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung und Validierung numerischer Modelle, die vorhersagen, wie sich die Eisdecke in den nächsten hundert Jahren verändern und zum globalen Meeresspiegel beitragen kann", sagt Dr. Cornelis J. van der Veen, Professor am Institut für Geographie am der University of Kansas, die eine Schlüsselrolle bei der Interpretation glaziologischer Veränderungen spielte.

Bei dem Projekt handelte es sich um ein gewaltiges Unterfangen, bei dem Satelliten- und Luftdaten aus der ICESat-Weltraumkampagne und der Operation IceBridge der NASA verwendet wurden, um zu rekonstruieren, wie sich die Höhe der grönländischen Eisdecke von 1993 bis 2012 an fast 100.000 Orten verändert hat.

Der Eisverlust findet auf komplexe Weise statt, wobei die Eisdecke das Eis schmilzt und in den Ozean abbrennt. Die Studie hatte zwei wesentliche Ergebnisse:

  • Zunächst konnten die Wissenschaftler den jährlichen Eisverlust bei hoher räumlicher Auflösung neu schätzen (siehe unten).
  • Zweitens ergab die Untersuchung, dass aktuelle Modelle nicht genau erfassen, wie sich die Gletscher in Grönland verändern und zu steigenden Ozeanen beitragen.

Der zweite Punkt ist für Modellierer des Klimawandels von entscheidender Bedeutung.

In den heutigen Simulationen wird anhand der Aktivität von vier gut untersuchten Gletschern - Jakobshavn, Helheim, Kangerlussuaq und Petermann - prognostiziert, wie die gesamte Eisdecke Eis in die Ozeane leiten wird.

Die neue Untersuchung zeigt jedoch, dass die Aktivitäten an diesen vier Orten möglicherweise nicht repräsentativ für die Vorgänge mit Gletschern auf dem Eisschild sind. Tatsächlich erfahren Gletscher Muster der Verdünnung und Verdickung, die die gegenwärtigen Klimawandelsimulationen nicht berücksichtigen, sagt Csatho.

"Auf dem grönländischen Eisschild gibt es 242 Gletscher mit einer Breite von mehr als 1, 5 km, und wir sehen, dass ihr Verhalten räumlich und zeitlich komplex ist", sagt Csatho. "Das lokale Klima und die geologischen Bedingungen, die lokale Hydrologie - all diese Faktoren wirken sich aus. Die aktuellen Modelle berücksichtigen diese Komplexität nicht."

Das Team identifizierte Gebiete mit schneller Schrumpfung in Südostgrönland, die die heutigen Modelle nicht anerkennen. Dies lässt Csatho vermuten, dass der Eisschild in Zukunft schneller Eis verlieren könnte, als die heutigen Simulationen vermuten lassen.

Die Ergebnisse werden am 15. Dezember in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht .

Wie viel Eis verliert die grönländische Eisdecke?

Um zu analysieren, wie sich die Höhe der Eisdecke verändert, entwickelten Csatho und UB-Forschungsprofessor und Fotogrammetriker Anton Schenk, PhD, eine Computertechnik namens Oberflächenhöhenrekonstruktion und Änderungserkennung, um Daten von NASA-Satelliten- und Luftmissionen zusammenzuführen.

Die Analyse ergab, dass die grönländische Eisdecke zwischen 2003 und 2009 jährlich etwa 243 Gigatonnen Eis verloren hat, was etwa 277 Kubikkilometern Eis pro Jahr entspricht. Für diesen Zeitraum verfügte das Team über die umfassendsten Daten. Es wird geschätzt, dass dieser Verlust den Ozeanen jährlich etwa 0, 68 Millimeter Wasser hinzugefügt hat.

Die Zahlen sind Durchschnittswerte und der Eisverlust variierte von Jahr zu Jahr und von Region zu Region.

Warum sind die heutigen Klimamodelle fehlerhaft und wie können wir sie beheben?

Gletscher verlieren nicht nur allmählich an Masse, wenn die Temperatur steigt. Das ist ein Grund, warum es schwierig ist, ihre Reaktion auf die globale Erwärmung vorherzusagen.

In der Studie stellten Wissenschaftler fest, dass sich einige der grönländischen Gletscher verdickten, selbst wenn die Temperatur anstieg. Andere zeigten eine beschleunigte Ausdünnung. Einige zeigten sowohl eine Ausdünnung als auch eine Verdickung mit plötzlichen Umkehrungen.

Um bessere Modelle für den Anstieg des Meeresspiegels zu entwickeln, teilte das Forscherteam die 242 Gletscher Grönlands von 2003 bis 2009 in sieben Hauptgruppen ein.

"Das Verständnis der Gruppierungen wird uns helfen, Beispiele für Gletscher zu finden, die für das Ganze repräsentativ sind", sagt Csatho. "Wir können dann Daten von diesen repräsentativen Gletschern in Modellen verwenden, um ein vollständigeres Bild davon zu erhalten, was passiert."

In einem neuen Projekt untersuchen sie und Kollegen, warum verschiedene Gletscher unterschiedlich auf Erwärmung reagieren. Faktoren könnten die Temperatur des umgebenden Ozeans sein; das Maß der Reibung zwischen einem Gletscher und dem darunter liegenden Grundgestein; die Wassermenge unter einem Gletscher; und die Geometrie des Fjords.

"Die Physik dieser Prozesse ist nicht gut verstanden", sagt Csatho.

Die NASA-Missionen: Ein gewaltiges Unterfangen

Die Studie kombinierte Daten aus verschiedenen NASA-Missionen, darunter:

  • Der Eis-, Wolken- und Landhöhensatellit der NASA (ICESat), mit dem die Höhe der Eisdecke mehrmals im Jahr an jedem der fast 100.000 Standorte von 2003 bis 2009 gemessen wurde.
  • Die massive Luftaufnahme der NASA, bei der hochspezialisierte Forschungsflugzeuge eingesetzt werden, um Daten in weniger häufigen Intervallen als bei ICESat zu erfassen. Diese Missionen begannen 1993 mit der Messung der Höhe der grönländischen Eisdecke. Die Operation IceBridge wurde 2009 gestartet, um die Zeit zwischen ICESat-1 und ICESat-2 zu überbrücken. Sie wird mindestens 2017 andauern, wenn die nächste Generation des ICESat-2-Satelliten der NASA erwartet wird komm online.

Laut Csatho zeigt die neue Studie, warum eine sorgfältige Überwachung von entscheidender Bedeutung ist: Angesichts der Komplexität des Gletscherverhaltens sind gute Daten für die Erstellung besserer Modelle von entscheidender Bedeutung.