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Antarktis: Eis für 58 Meter Meeresspiegelanstieg

Foto: Thomas Ronge/ Alfred-Wegener-Institut

Große Messkampagne Wie stabil ist das Eis der Antarktis?

Mit Tiefbohrungen haben Forscher den Meeresboden vor der Antarktis untersucht. So wollen sie herausfinden, wie stabil das Eis noch ist - und wie hoch der Meeresspiegel bei einem Kollaps steigen würde.
Aus San Francisco berichtet Christoph Seidler

Windgeschwindigkeiten von bis zu 100 Kilometern in der Stunde, sechs bis neun Meter hohe Wellen - wer mit einem Schiff im Antarktischen Ozean unterwegs ist, muss hart im Nehmen sein. "Das ist das wildeste Meeresgebiet der Welt", sagt Mike Weber, Geoforscher an der Universität Bonn. Gefahr durch Eisberge droht auch. Gerade kleinere Exemplare können durch wechselnden Wind abrupt ihre Richtung ändern.

Von März bis Mai hatte Weber ein besonders waches Auge für die weißen Giganten. Er war einer der wissenschaftlichen Leiter auf einer Expedition mit dem 143 Meter langen Forschungsschiff "Joides Resolution". Auf Hauptzugroute der Eisberge wollten die Forscher Proben vom Ozeanboden nehmen. Sie erhoffen sich Informationen über die Zukunft der südlichen Polarregion, deren Schicksal die Küsten der ganzen Welt betreffen wird.

Theoretisch ist allein in der Antarktis so viel Wasser als Eis gespeichert, dass bei einem vollständigen Abtauen der globale Meeresspiegel um 58 Meter steigen könnte. Die Schmelze verlief lange Zeit gemächlich, hat aber zuletzt massiv an Geschwindigkeit zugelegt: Bis zum Jahr 2006 betrug der Anteil der Antarktis am laufenden Meeresspiegelanstieg noch etwa 0,05 Millimeter pro Jahr. Seitdem hat er sich auf 0,47 Millimeter pro Jahr bereits fast verzehnfacht.

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Antarktis: Eis für 58 Meter Meeresspiegelanstieg

Foto: Thomas Ronge/ Alfred-Wegener-Institut

Der Weltklimarat der Vereinten Nationen hat im Herbst berichtet, dass der Eisschild in der Zeit zwischen 2006 und 2015 pro Jahr etwa 155 Gigatonnen verloren hat. Schuld daran sind vor allem Gletscher in der Westantarktis. Viele Forscher befürchten, dass Teile des Eisschildes dort womöglich schon so instabil sind, dass sie sich nicht mehr retten lassen. Die Folge wäre ein verheerender Trend, der sich über Hunderte, gar Tausende Jahre nicht aufhalten ließe - unabhängig davon, wie sich die Treibhausgasemissionen der Menschheit entwickeln.

Wie die Welt aussehen könnte, wenn diese massive Schmelze eintritt - dass soll die Mission herausfinden. Die "Joides Resolution" kann mit ihrem riesigen Bohrgestänge weit in den Ozeanboden vordringen: In bis zu vier Kilometern Wassertiefe geht es teils noch einmal einen Kilometer weit in den Grund hinein. Das Schiff wird betrieben vom International Ocean Discovery Program (IODP), einem internationalen Verbund aus etwa zwei Dutzend Ländern, zu denen auch Deutschland gehört. In diesem Jahr untersuchte die "Joides Resolution" drei Regionen in der Antarktis:

  • Amundsenmeer: Die Region gilt als Achillesferse des westantarktischen Eisschildes. Die Gletscher sind hier besonders bedroht von warmen Meeresströmungen.

  • Drake Passage: Das Gebiet liegt im Antarktischen Zirkumpolarstrom, der mächtigsten Meeresströmung des Planeten. Sie transportiert 150 Mal so viel Wasser wie alle Flüsse der Welt zusammengenommen. Hier findet ein großflächiger Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre statt.

  • Scotiameer: Der Bereich zwischen der Antarktischen Halbinsel und den Falklandinseln gilt als Hauptwanderroute und Friedhof großer Eisberge.

"Mit dem Wissen aus der Vergangenheit in die Zukunft schauen"

Die Bohrkerne der Expeditionen sollten verraten, wie genau das Eis der Antarktis früher auf erhöhte Temperaturen reagiert hat. "Wir wollen mit dem Wissen aus der Vergangenheit in die Zukunft schauen" sagt Thomas Ronge vom Alfred-Wegener-Institut, der an derselben Expedition wie Weber teilgenommen hat. Vor allem geht es um die Frage, mit welchen Pegelständen weltweit in Zukunft zu rechnen ist.

Für den globalen Meeresspiegelanstieg sind mehrere Faktoren verantwortlich:

  • Das Wasser der Ozeane dehnt sich durch die Erderhitzung aus.

  • In vielen Gebirgen wie den Alpen oder dem Himalaya schmelzen die Gletscher.

  • Die polaren Eisschilde in Grönland und der Antarktis verlieren ebenfalls an Masse.

"Der Anteil des Meeresspiegelanstiegs durch die Eisschilde hat zuletzt enorm zugenommen. Sowohl Grönland als auch die Antarktis liegen dabei über dem Worst-Case-Szenario des Weltklimarates", erklärt Ronge. Das heißt: Hier gelangt derzeit mehr Schmelzwasser in die Ozeane, als es die Modelle selbst für die stärkste betrachtete Erhitzung vorhergesagt haben.

Suche nach Gesteinsfragmenten

Beobachtungen über instabile Eisgebiete gibt es unter anderem am Pine-Island-, am Thwaites-, am Smith- und am Kohler-Gletscher am Amundsenmeer in der Westantarktis. Die Proben aus den IODP-Bohrungen sollen dabei helfen, die Stabilität dieser Gletscher besser zu beurteilen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Erkenntnissen über sogenannte Interglaziale, also vergangene Warmzeiten.

  • Vor etwa drei Millionen Jahren, im mittleren Pliozän, war es auf der Erde bis zu drei Grad wärmer als vor Beginn der Industrialisierung. Das wäre mit Temperaturen vergleichbar, die in rund 80 Jahren auf der Erde herrschen könnten, wenn der Klimaschutzvertrag von Paris nicht konsequent umgesetzt wird. Forscher vermuten, dass der Eisschild der Westantarktis vor drei Millionen Jahren unter diesen Bedingungen fast vollständig zerfallen war. Ein sicherer Beleg dafür fehlt aber bisher, den sollen die Bohrkerne liefern. Der Meeresspiegel lag damals etwa 15 Meter höher als heute.

  • Untersucht wird auch die Zeit vor etwa 120.000 Jahren. Viele Modelle gehen davon aus, dass der Eisschild der Westantarktis auch damals kollabiert war. Der Meeresspiegel war damals sechs bis neun Meter höher als heute. Die Temperaturen lagen etwa zwei Grad oberhalb des vorindustriellen Niveaus. Das ist der Wert, der als oberes Ziel für den Klimaschutz im Abkommen von Paris verankert wurde. Womöglich reicht der Vertrag von Paris also nicht aus, um die Problemzonen der Antarktis stabil zu halten.

Die Forscher verfolgen den möglichen Weg, den die abschmelzenden Eisberge damals genommen haben könnten. Wenn die Antarktis in vergangenen Warmzeiten viel Eis verloren hat, müssten sich dessen Spuren in den Sedimentkernen etwa aus dem Scotiameer finden - in Form Ablagerungen von grobem Sand und Kies

"Als die Eisberge noch Gletscher an Land waren, haben sie Gesteinsfragmente von dort an ihrer Unterseite aufgenommen. Beim Abschmelzen wurde das Material dann ins Meer abgegeben", erklärt Forscher Ronge. Der geochemische Fingerabdruck der Gesteine ermöglicht eine Zuordnung, aus welcher Region der Antarktis sie stammten. Aus insgesamt 2,8 Kilometern Sedimentkern allein aus dem Scotiameer hat das Wissenschaftlerteam im Laufe des Novembers 26.000 einzelne Proben genommen. Diese werden nun analysiert.

Neue Landkarte - so hat die Antarktis noch niemand gesehen

Zahlreiche Gletscher der Antarktis münden in einem auf dem Wasser schwimmenden Eisschelf. Ist dieses Schelfeis stabil, bremst es den Gletscherfluss. Doch das gilt längst nicht mehr für alle Bereiche, denn warmes Wasser schädigt das Eis derzeit von unten.

Karte des antarktischen Untergrundes

Karte des antarktischen Untergrundes

Foto: Mathieu Morlighem/ University of California, Irvine

Wichtige Informationen, wo das ist, liefert die erste flächendeckende Kartierung des antarktischen Untergrundes. Sie wird in dieser Woche von einem Team um Mathieum Morlighem von der University of California in Irvine im Fachmagazin "Nature Geoscience" vorgestellt. Eisen hat daran mitgearbeitet, die Eisdicken-Messungen von insgesamt 19 verschiedenen Expeditionen zu einem Bild zusammenzufassen.

In manchen Gegenden sind die Eisströme demnach relativ gut geschützt durch die Eigenschaften des Untergrundes. Doch woanders droht tatsächlich ein plötzlicher Rückzug, etwa - wie bereits vermutet - am Thwaites und am Pine-Island-Gletscher. Auch am Support-Force und dem Recovery-Gletscher, die in das zwischen West- und Ostantarktis gelegene Filchner-Ronne-Schelfeis münden, gibt es Problemzonen, ebenso am Totten-Gletscher in der Ostantarktis.

Das Schelfeis ist dabei von elementarer Bedeutung: "Ist es einmal verschwunden oder geschwächt, droht eine dramatische Kettenreaktion: vom aufliegenden Eis rutscht dann Gletschereis in immer größerer Geschwindigkeit nach - vor allem, wenn der unter dem Meeresspiegel liegende Boden der Eiszunge zum Land hin weiter abfällt", sagt Olaf Eisen vom AWI.

Zusammengefasst: Bei drei Expeditionen haben Forscher in diesem Jahr den Meeresboden vor der Antarktis angebohrt. In den gesammelten Proben suchen sie nach Hinweisen, wann der Eisschild dort in früheren Phasen der Erdgeschichte schon einmal kollabiert ist. Die Auswertung der Proben ist noch nicht abgeschlossen. Hinweise, welche Gletscher besonders gefährdet sind, liefert auch eine andere aktuelle Forschungsarbeit. Dafür wurde erstmals flächendeckend der Untergrund der Antarktis kartiert.