Grönlands Eisschild schmilzt von unten nach oben

Grönlands Eisschild schmilzt von unten nach oben und ist jetzt der größte einzelne Beitrag zum globalen Anstieg des Meeresspiegels, warnt eine neue Studie.

Forscher haben „beispiellose“ Schmelzraten am Boden der Eisdecke beobachtet, die durch riesige Mengen an Schmelzwasser verursacht werden, die von der Oberfläche zur Basis fallen.

Beim Herabfallen des Schmelzwassers wird Energie in Wärme umgewandelt, ähnlich wie bei der Erzeugung von Wasserkraft durch große Staudämme.

Dieser Effekt ist bei weitem die größte Wärmequelle unter der zweitgrößten Eisdecke der Welt, eine internationale Wissenschaftlerteam unter der Leitung der University of Cambridge herausgefunden, was zu phänomenal hohen Schmelzraten an seiner Basis führt.

Die Schmierwirkung von Schmelzwasser hat einen starken Einfluss auf die Bewegung von Gletschern und die Menge an Eis, die in den Ozean abgelassen wird, aber die direkte Messung der Bedingungen unter mehr als einer halben Meile (1 km) Eis bis zum Grund ist eine Herausforderung, insbesondere in Grönland wo Gletscher zu den sich am schnellsten bewegenden der Welt gehören.

Experten sagen, dass dies es schwierig macht, das dynamische Verhalten des grönländischen Eisschilds zu verstehen und zukünftige Veränderungen vorherzusagen

Jeden Sommer bilden sich Tausende von Schmelzwasserseen und -bächen auf der Oberfläche der Eisdecke, wenn die Temperaturen steigen und das tägliche Sonnenlicht zunimmt.

Aber viele dieser Seen entleeren sich schnell auf den Grund und fallen durch Risse und große Brüche, die sich im Eis bilden.

Bei anhaltender Wasserzufuhr aus Bächen und Flüssen bleiben Verbindungen zwischen Oberfläche und Sohle oft offen.

Professor Poul Christoffersen vom Scott Polar Research Institute in Cambridge hat diese Schmelzwasserseen untersucht, wie und warum sie so schnell abfließen und welche Auswirkungen sie auf das Gesamtverhalten der Eisdecke haben, wenn die globalen Temperaturen weiter ansteigen.

Die aktuelle Arbeit, an der Forscher der Universität Aberystwyth beteiligt sind, ist der Höhepunkt einer siebenjährigen Studie, die sich auf den Store-Gletscher konzentriert, einen der größten Ausläufer des grönländischen Eisschilds.

„Bei der Untersuchung des basalen Schmelzens von Eisschilden und Gletschern betrachten wir Wärmequellen wie Reibung, geothermische Energie, latente Wärme, die dort freigesetzt wird, wo Wasser gefriert, und Wärmeverluste in das darüber liegende Eis“, sagte Christoffersen.

„Aber was wir uns nicht wirklich angesehen hatten, war die Hitze, die durch das abfließende Schmelzwasser selbst erzeugt wird.

“Im Wasser, das sich an der Oberfläche bildet, ist viel Gravitationsenergie gespeichert, und wenn es fällt, muss die Energie irgendwohin fließen.”

Um die Schmelzraten an der Basis der Eisdecke zu messen, verwendeten die Forscher Radio-Echo-Sondierung, eine Technik, die vom British Antarctic Survey entwickelt und zuvor auf schwimmenden Eisschilden in der Antarktis angewendet wurde.

“Wir waren uns nicht sicher, ob die Technik auch auf einem schnell fließenden Gletscher in Grönland funktionieren würde”, sagte sein Kollege Dr. Tun Jan Young, der das Radarsystem im Rahmen seiner Doktorarbeit in Cambridge auf dem Store-Gletscher installierte.

“Im Vergleich zur Antarktis verformt sich das Eis sehr schnell und es gibt im Sommer viel Schmelzwasser, was die Arbeit erschwert.”

Die Schmelzraten an der Basis waren genauso hoch wie die an der Oberfläche mit einer Wetterstation gemessenen.

Dies trotz der Tatsache, dass die Oberfläche Wärme von der Sonne erhält, während die Basis dies nicht tut.

Um die Ergebnisse zu erklären, taten sich die Cambridge-Forscher mit Wissenschaftlern der University of California Santa Cruz und dem Geological Survey of Denmark and Greenland zusammen.

Die Forscher errechneten, dass im Sommer 2014 täglich bis zu 82 Millionen Kubikmeter Schmelzwasser auf den Grund des Store-Gletschers übertragen wurden.

Sie schätzten, dass die Energie, die durch das fallende Wasser während der Hochschmelzzeiten erzeugt wird, mit der Energie vergleichbar ist, die der Drei-Schluchten-Staudamm in China, das größte Wasserkraftwerk der Welt, produziert.

Mit einer Schmelzfläche, die sich im Hochsommer auf fast eine Million Quadratkilometer ausdehnt, produziert der grönländische Eisschild mehr Wasserkraft als die zehn größten Wasserkraftwerke der Welt zusammengenommen, fanden die Forscher heraus.

“Angesichts dessen, was wir in den hohen Breiten in Bezug auf den Klimawandel beobachten, könnte sich diese Form der Wasserkraft leicht verdoppeln oder verdreifachen, und wir beziehen diese Zahlen immer noch nicht einmal ein, wenn wir den Beitrag der Eisdecke zum Anstieg des Meeresspiegels schätzen”, sagte er Christoffersen.

Die Forscher verglichen Temperaturmessungen von Sensoren, die in einem nahe gelegenen Bohrloch installiert waren, um die vom Radar aufgezeichneten Schmelzraten zu überprüfen.

An der Basis fanden sie eine Wassertemperatur von bis zu 0,88 °C (33 °F), was für eine Eisplattenbasis mit einem Schmelzpunkt von -0,40 °C (31 °F) unerwartet warm ist.

“Die Bohrlochbeobachtungen bestätigten, dass sich das Schmelzwasser erwärmt, wenn es auf die Sohle trifft”, sagte Christoffersen.

„Der Grund ist, dass das basale Drainagesystem viel weniger effizient ist als die Brüche und Leitungen, die das Wasser durch das Eis leiten. Die verringerte Entwässerungseffizienz verursacht eine Reibungserwärmung innerhalb des Wassers selbst.

„Als wir diese Wärmequelle aus unseren Berechnungen herausnahmen, lagen die theoretischen Schätzungen der Schmelzrate ganze zwei Größenordnungen darüber.

“Die durch das fallende Wasser erzeugte Hitze schmilzt das Eis von unten nach oben, und die von uns gemeldete Schmelzrate ist völlig beispiellos.”

Die Forscher sagten, ihre Studie liefere den ersten konkreten Beweis für einen Massenverlustmechanismus der Eisschilde, der noch nicht in den Projektionen des globalen Meeresspiegelanstiegs enthalten sei.

Während die hohen Schmelzraten spezifisch für die Wärme sind, die in subglazialen Entwässerungspfaden erzeugt wird, die Oberflächenwasser führen, ist das Volumen des in Grönland produzierten Oberflächenwassers riesig und wächst, und fast alles davon fließt in den Boden ab.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.