Grönländischer Eisschild
Version vom 2. September 2020, 10:55 Uhr von Dieter Kasang (Diskussion | Beiträge)
Abb. 1: Gletscherzunge der Auslassgletscher Karal und Knut Rasmussen an der Ostküste Grönlands
Abb. 2: Eisverlust nach GRACE-Messungen in cm Wasseräquivalent pro Jahr
Der Grönländische Eisschild ist nach dem Antarktischen Eisschild der zweite heute noch existierende Eisschild auf der Erde. Sein Volumen von 293x106 km3 würde nach neueren Berechnungen bei einem vollständigen Abschmelzen den globalen Meeresspiegel um 7,42 m ansteigen lassen[1] (die Antarktis um 58,3 m).
Anders als bei der Antarktis ist das aufgrund der geographischen Lage um 10-15 °C wärmere Klima Grönlands eher fremdbestimmt und wird stark durch die nordamerikanische und eurasische Landmasse und vor allem den Nordatlantik beeinflusst. Einerseits sind daher die Niederschläge deutlich höher als über der Antarktis, andererseits gibt es im Sommer umfangreiche Schmelzvorgänge an der Oberfläche, die sich über nahezu die Hälfte des Eisschildes erstrecken können und deren Wasser größtenteils ins Meer abfließt. Ein anderer Teil des Eises geht auch durch Kalben und Gletscherabflüsse ins Meer verloren. Während der antarktische Eisschild mit Ausnahme einiger Randgebiete der Westantarktis nur sehr verzögert auf Klimaänderungen reagiert, zeigt der Eisschild auf Grönland deutlich stärker die Folgen des aktuellen Klimawandels. 1 Aktuelle Veränderungen
2 Ursachen
3 Projektionen
4 Grönland in der geologischen Vergangenheit
7 Bildergalerie zum Thema
8 Lizenzangaben
Eine in jüngster Zeit angewandte Art, die Massenbilanz eines Eisschildes zu bestimmen, ist die geodätische Methode, bei der die Höhenänderungen der Eisoberfläche über einen bestimmten Zeitraum bestimmt werden. Dazu werden die Oberflächenhöhen durch Satellitenmessungen erfasst. Die Satellitendaten müssen jedoch durch Bodenmessungen überprüft und bei Bedarf korrigiert werden, da die Eisoberfläche sich auch durch Dichteschwankungen im Firneis oder durch isostatische Bewegungen des Untergrundes verändern kann. Ein Problem bei diesen Messungen sind u.a. die kurzen Zeitreihen, da Satellitenmessungen nicht weit zurückreichen.
Eine weitere Methode ebenfalls durch Satelliten sind Schwerefeldmessungen, die seit 2002 in dem deutsch-amerikanische Projekt GRACE[2] durchgeführt werden und Veränderungen der Eismasse bestimmen. 2018 wurde das Projekt durch GRACE-Follow-On ersetzt.[3] Abb.2 stellt den Eisverlust des Grönlandeisschildes zwischen 2003 und 2012 durch Messungen von Schwereanomalien auf der Erde durch Satelliten des GRACE-Projekts in cm Wasseräquivalent pro Jahr dar. Die Daten zeigen starke Verluste von bis zu 10 cm jährlich vor allem im Süden und Westen der Insel.[4] Im Landesinnern im Nordosten herrscht eine nahezu ausgeglichene Massenbilanz aufgrund von höherem Schneefall im Vergleich zum Abschmelzen. Eine positive Massenbilanz wie noch in den 1990er Jahren ist auf der ganzen Insel nicht zu erkennen. Die Messungen zeigen u.a., dass sich der Massenverlust des Eisschildes auf Grönland von 137 Gt/Jahr im Zeitraum 2002-2003 auf 286 Gt/Jahr im Zeitraum 2007-2009 mehr als verdoppelt hat.[5]
Die Eisschmelze im Jahr 2012 übertraf dann aber alle früheren Rekorde der Satellitenära. Im Juli 2012 kam es auf Grönland zu einem extremen Schmelzereignis, wie es nur alle 150 Jahre auftritt. Satellitenbeobachtungen zeigten am 12. Juli 2012, dass auf 98,6 % der 1,71 Mio km2 großen Fläche Grönlands das Eis schmolz. Normal wären zu dieser Zeit Schmelzvorgänge auf 40-50 % der Fläche.[6] Sogar auf den höchsten Teilen des Eisschildes in ca. 3000 m Höhe schmolz der Schnee des letzten Winters. Die Eisschmelze im Juli 2012 war durch ungewöhnlich warme Wetterverhältnisse bedingt. Die durch ein ausgedehntes Hochdruckgebiet verursachten hohen Temperaturen, die ca. 2 °C über dem Mittel von 1981-2010 lagen, hielten den ganzen Sommer über bis zum September an. Insgesamt gab es im Jahr 2012 in geringen Höhenlagen entlang der Südwestküste mehr als 120 Schmelztage und mehr als 100 Schmelztage weit im Norden und an der Südostküste.[7]
Gemittelt über die Satellitenära 1992-2018 hat der Grönländische Eisschild -148 Gt/Jahr an Eismasse verloren. Im neuen Jahrhundert (2003-2016) steigerte sich dieser Wert auf -255 Gt/Jahr. 2017 und 2018 ging der Verlust allerdings auf ca. -100 Gt/Jahr zurück. 2019 zeigte jedoch mit -532 Gt/Jahr einen Rekordverlust an Eismasse, der auch den des bisherigen Rekordjahres 2012 (464 Gt/Jahr) noch übertraf. In beiden Jahren waren die jeweiligen Eisverluste durch Schmelzwasserabfluss und Eisabfluss etwa gleich groß. 2019 fiel jedoch ca. 100 Gt weniger Schnee. Im Zeitraum zwischen 1949 und 2019 lagen die fünf Jahre mit den höchsten Massenverlusten des Grönländischen Eisschildes alle im letzten Jahrzehnt; der Rangfolge nach waren es 2019, 2012, 2010, 2011 und 2016. Der Beitrag zum Meeresspiegelanstieg durch den Eisverlust Grönlands betrug im 20. Jahrhundert (1900-1983) lediglich 0,21 mm/Jahr. Zwischen 2005 und 2017 erhöhte er sich jedoch auf 0,76 mm/Jahr (von 3,5 mm/Jahr insgesamt) und war damit etwa gleich groß wie der aller Gletscher auf der Erde zusammen.[8] Neben Abschmelzprozessen spielen dynamische Veränderungen des Eisabflusses eine wichtige Rolle. Von dem Eisverlust von 60 km3 (Kubikkilometer) pro Jahr Mitte der 1990er Jahre waren etwa 24 km3 dynamisch bedingt; um das Jahr 2000 gingen von den 80 km3 Eisverlust pro Jahr bereits 34 km3 auf das Konto des verstärkten Eisabflusses. Davon wurden allein 10 km3 pro Jahr durch die Abflussveränderungen eines einzigen Gletschers, des Jakobshavn Isbrae an der Westküste, verursacht, dessen Abflussgeschwindigkeit sich in wenigen Jahren (1997-2002) von 7 auf 12 Kubikkilometer pro Jahr erhöhte.[13] In den letzten Jahren sind zwei Gletscher an der Ostküste mit ähnlichem Verhalten hinzugekommen, der Kangerdlugssuaq und der Helheim-Gletscher.[14]
Abb. 4: Rückzug des Jakobshavn Isbrae 1851-2010 an der Westküste Grönlands
Die unmittelbaren Ursachen für die stärkere Dynamik der Eisströme sind vielfältig und noch keineswegs ganz verstanden. Mit hoher Wahrscheinlichkeit liegen ihnen aber die höheren Luft- und Wassertemperaturen seit Mitte der 1990er Jahre zugrunde. Entgegen dem globalen Trend erlebte Grönland eine Abkühlung von den 1930ern bis zur Mitte der 1990er Jahre, seitdem aber einen deutlichen Temperaturanstieg, der allerdings die außergewöhnliche Erwärmung der 1930er Jahre noch nicht erreicht hat. In jedem Fall zeigen die Beobachtungen der letzten 10 Jahre aber, dass ein relativ mäßiger Temperaturanstieg von ca. 1 °C erhebliche Folgen für die Massenbilanz des Eisschildes haben kann.[15]
Eine wichtige Folge der Erwärmung ist das Abschmelzen und Zerbrechen des vorgelagerten Eisschelfs, das zur Instabilität der an der Küste mündenden Auslassgletscher führt. Eine ähnliche Folge ist die Destabilisierung von Gletscherzungen, die direkt ins Meer münden. Wahrscheinlich sind diese Prozesse hauptsächlich angetrieben durch wärmeres Ozeanwasser, das bis zur Aufsetzlinie unterhalb der schwimmenden Gletscherzunge vordringt und dort zu Abschmelzprozessen führt und die Aufsetzlinie, wie in Abb.4 gezeigt, immer weiter zurückverlegt.[16] Berechnungen an einzelnen Gletschern haben gezeigt, dass die submarinen Abschmelzprozesse wesentlich größer sind als die Eisschmelze an der Oberfläche. Bei einer Erwärmung des Ozeanwassers von 3 °C ist damit zu rechnen, dass einige hundert Meter der ins Meer mündenden Eiszungen pro Jahr abgeschmolzen werden. Auch das Kalben von Eis wird durch submarines Abschmelzen höchstwahrscheinlich stark beschleunigt.[17]
Ein weiterer Antrieb liegt in dem zunehmenden Eindringen von Schmelzwasser in Eisspalten bis auf den Grund, wo es unter dem Eis eine Art Schmierfilm bilden und damit die Abflussgeschwindigkeit der Gletscher beschleunigen kann. Die beobachtete Beschleunigung der Gletscherströme sind allerdings noch zu jung und die Datenreihen zu kurz, um mit Sicherheit zu entscheiden, ob es sich um eine kurzfristige Schwankung oder einen längeren Trend handelt.[18] Untersuchungen zum jahreszeitlichen Verhalten der Schmelzprozesse lassen allerdings vermuten, dass in einem wärmeren Klima das Wasser noch weiter im Inland unter den Eisschild gelangt und die Bewegung der Eismassen beschleuinigen könnte.[19]
Abb. 5: Eisbedeckung auf Grönlnd, gegenwärtig (2008) und im Jahr 3000 nach den Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5. Blau-Weißfärbung: Wahrscheinlichkeiten der Abschätzung für die Eisbedeckung unter 16, um 50 und über 84 %. Z.B. nach dem Szenario RCP8.5 gibt es nur noch eine weniger als 16%-Wahrscheinlichkeit für eine Eisbedeckung im nordöstlichen Grönland. Abb. 6: Grönländischer Eisschild im Eem nach zwei Modellsimualtionen. Die Zahlen unten rechts beziehen sich auf die geologische Zeit in Tausend Jahren.
Interessant sind in diesem Zusammenhang auch Studien über die Verhältnisse in früheren Warmzeiten, die ähnliche Klimaverhältnisse aufweisen, wie sie durch den anthropogenen Klimawandel für das 21. Jahrhundert und später erwartet werden. Der Gegenwart am nächsten liegt dabei das Eem, die Warmzeit vor der letzten Eiszeit, die von 129 000 bis 116 000 Jahre vh. dauerte. Die globalen Temperaturen waren ca. 0,5-1,0 °C höher als heute.[24] Über große Teile der Arktischen Landgebiete war es in dieser Zeit 4-5 °C wärmer, im Norden Grönlands sogar bis zu 8 °C. Die Eisdicke auf Grönland wurde im frühen Eem auf 130 m niedriger als heute geschätzt, der Meeresspiegel auf 6-9 m höher,[24] woran die Antarktis große Anteile hatte. Die Ergebnisse von Modellrechnungen zum Anteil Grönlands liegen mit 0,4-5,6 m weit auseinander. Ebenso zeigen die Modelle große Unterschiede bei der Ausdehnung des Grönländischen Eisschildes (ABB. 6).[25][26]
Ähnlich wird auch die warme Periode des mittleren Pliozäns (3,3-3,0 Mio. Jahre vh.) als Vergleich herangezogen.[27] Die Temperaturen waren 2-4 °C höher als vor der Industrialisierung und die CO2-Konzentration lag bei 300-450 ppm.[24] Nach dem 5. Sachstandsbericht des Weltklimarates IPCC lag der globale Meeresspiegel wahrscheinlich um ca. 14 m, jedoch nicht mehr als 20 m höher als gegenwärtig.[27] Modellsimulationen des Grönländischen Eischilds zeigen ein breites Spektrum von fast heutiger Ausdehnung bis zu einem eisfreien Grönland. Mittelwerte über alle Modelle ergeben einen stark reduzierten Eisschild, der sich über den Nordosten der Insel ausbreitet, verbunden mit einem Meeresspiegelanstieg nur durch den Beitrag des Grönländischen Eises von ca. 2,2-4,4 m.[28] ↑ GRACE steht für Gravity Recovery And Climate Experiment; vgl. Die Infoseite bei der Deutschen Luft- und Raumfahrtgesellschaft DLR
↑ DLR: GRACE-Follow-On
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Bilder zu: Grönländischer Eisschild
Kontakt: Dieter Kasang
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