#Teile des Grönlandeises nähern sich einem Kipppunkt

Das Eis Grönlands schmilzt zusehends. Jetzt legen neue Daten nahe, dass sich Teile des grönländischen Eisschilds bereits einem Kipppunkt nähern könnten. Frühwarnzeichen dafür sind unter anderem verstärkte Fluktuationen in der Gletscherdynamik und positive Rückkopplungen, die das Abtauen beschleunigen. Vor allem der zentral-westliche Teil des Grönlandeises könnte sich demnach einer kritischen Temperaturschwelle nähern, wie die Forscher berichten. Ob und wie sich dies aber auf den Eisschild als Ganzes auswirkt, ist wegen der komplexen Wechselwirkungen und Einflussfaktoren noch unklar.

Der grönländische Eisschild ist das zweitgrößte Eisreservoir unseres Planeten und gleichzeitig ein sensibles Stellglied im globalen Klimasystem. Denn die Gletscher dieser Rieseninsel reagieren bereits jetzt auf den Klimawandel. Weil sich besonders über der Arktis die Luft in den letzten Jahrzehnten überproportional stark erwärmt hat, schmilzt das Grönlandeis immer schneller ab. Klimamodelle legen nahe, dass es eine kritische Temperaturgrenze gibt, ab der ein Abtauen dieses Eisschilds kaum noch aufzuhalten ist. Dann könnte der gesamte Eisschild über hunderte oder tausende von Jahren vollständig abschmelzen, was zu einem globalen Meeresspiegelanstieg von mehr als sieben Metern und einem Zusammenbruch der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) führen könnte. Nach bisherigen Erkenntnissen soll dieser Kipppunkt im Bereich von 0,8 bis 3,2 Grad Erwärmung gegenüber dem vorindustriellen Niveau liegen.

Fluktuationen als Frühwarnzeichen

Das wirft die Frage auf, wie nahe das Grönlandeis diesem Kipppunkt schon ist. Denn im weltweiten Mittel hat die Erwärmung bereits die Ein-Grad-Marke überschritten. Durch Veränderungen großräumiger Luftströmungen kommt es zudem immer häufiger dazu, dass Grönland im Sommer starker Sonneneinstrahlung und warmen Luftmassen ausgesetzt ist. Vor allem im Süden und Westen Grönlands hat sich die Gletscherschmelze dadurch in den letzten Jahren beschleunigt. „Die nichtlineare Zunahme der Schmelzraten des grönländischen Eisschilds und des Schmelzwasserabflusses deuten darauf hin, dass die kritische Temperaturschwelle näher liegen könnte als zuvor gedacht“, konstatieren Niklas Boers vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und sein Co-Autor Martin Rypdal von der Arktischen Universität Norwegens in Tromsø.

Um mehr Klarheit darüber zu gewinnen, wie nah das Grönlandeis dem Kipppunkt ist, haben sie in den Daten von Eisbohrkernen, Temperaturmessungen und mithilfe von Computermodellen nach bestimmten Frühwarnzeichen gesucht. Diese zeigen sich unter anderem in stärker werdenden Schwankungen von Eisverlust und Eiswachstum und in einer zunehmenden Entkopplung dieser Schwankungen vom langjährigen Mittelwert. „Die Warnzeichen werden durch charakteristische Veränderungen in der Dynamik des grönländischen Eisschildes verursacht, die widerspiegeln, wie gut sich der Eisschild gegen Störungen wehren und sich von ihnen erholen kann“, erklärt Rypdal. Solche Frühwarnzeichen sind beispielsweise in Eisbohrkernschichten aus den letzten Zwischeneiszeiten zu erkennen: Sie traten meist kurz vor einem abrupten Wechsel der Eis- und Klimabedingungen auf. Ob sich diese statisch identifizierbaren Frühwarnzeichen auch heute wieder zeigen, haben Boers und Rypdal nun untersucht.

Erste Hinweise auf eine Destabilisierung

Die Auswertungen ergaben, dass es zumindest für einige Teile des grönländischen Eisschilds schon solche Frühwarnzeichen gibt. „Wir haben Belege dafür gefunden, dass sich der zentral-westliche Teil des Grönland-Eisschildes destabilisiert hat“, berichtet Boers. Demnach zeigen die Eishöhen in diesem Teil Grönlands bereits stärker werdende Fluktuationen, deren Muster dem der typischen Vorzeichen einer Destabilisierung entsprechen. Die Forscher schließen daraus, dass der zentral-westliche Teil des grönländischen Eisschildes relativ bald einen kritischen Übergang erleben könnte. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es in der Zukunft zu einem deutlich verstärkten Abschmelzen kommen wird – was sehr besorgniserregend ist“, sagt Boers. Denn das Abschmelzen des Grönlandeises trägt zu einem großen Teil zum globalen Meeresspiegelanstieg bei.

Wie die Wissenschaftler erklären, könnte eine positive Rückkopplung, das sogenannte Melt-Elevation-Feedback, eine Schlüsselrolle für die Stabilität des grönländischen Eisschildes spielen. Bei diesem kommt zum Tragen, dass es in hohen Lagen kälter ist als in tiefer gelegenen Bereichen. Wenn nun die Gletscher und Eisfelder durch das Abtauen zunehmend an Höhe verlieren, sinkt ihre Oberfläche in wärmere Luftschichten ab. Das wiederum verstärkt das Abtauen und führt damit zu einem weiteren Höhenverlust – ein Teufelskreis beginnt. „Dieser Mechanismus ist seit Langem bekannt, und er ist einer der Hauptverdächtigen für die festgestellte Destabilisierung der zentral-westlichen Teile des grönländischen Eisschildes“, erklärt Boers. Doch ob und wie sich dies auf den Eisschild als Ganzes auswirkt, bleibt noch unklar, weil einige weitere positive und auch negative Rückkopplungen das Verhalten der Eismassen beeinflussen. So kann die zunehmende Erwärmung der Atmosphäre beispielsweise dazu führen, dass die Luft mehr Feuchtigkeit aufnimmt, die dann über Grönland als Schnee fällt. Das würde den Eisverlust zumindest in Teilen ausgleichen.

„Wir müssen dringend das Zusammenspiel der verschiedenen positiven und negativen Rückkopplungsmechanismen besser verstehen, die die aktuelle Stabilität und die zukünftige Entwicklung des Eisschildes bestimmen“, sagt Boers. „Angesichts der Anzeichen, die wir in Eiskernen aus dem zentral-westlichen Teil entdecken, müssen wir mehr Beobachtungen sammeln und unser Verständnis der entsprechenden Mechanismen verbessern, damit wir verlässlichere Schätzungen über die zukünftige Entwicklung des Grönland-Eisschildes machen können“, ergänzt Rypdal. Beide Forscher betonen aber, dass es in jedem Fall dringend notwendig sei, die Treibhausgas-Emissionen so schnell wie möglich zu senken. Denn wegen der extrem langsamen Reaktionszeit der Eismassen wird es ohnehin lange dauern, bis die schon angestoßene Eisschmelze sich wieder verlangsamt oder zum Stehen kommt.

Quelle: Proceedings oft he National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2024192118

18. Mai 2021

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar