Massenbilanz kontinentaler Eisgebiete
In den letzten Jahrzehnten hat sich das Schmelzen der EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...e, Eiskappen und Gletscher durch die Erwärmung des Ozeans und der Atmosphäre weltweit verstärkt. Bei Eisströmen, die im Meer enden, tritt vermehrt submarines Schmelzen auf, wodurch die Stützwirkung an den Gletscherfronten abnimmt und der Eisabfluss beschleunigt wird. Daneben verstärkt die Erwärmung insbesondere in der Arktis Schmelzwasserabflüsse im Sommer. Die GRACE/GRACE-FO-Daten belegen, dass diese Eismassenverluste mehr als die Hälfte des globalen Meeresspiegelanstiegs verursachen, und geben neue Einblicke in die zugrunde liegenden Prozesse und Antriebe. Dieses Wissen ist von entscheidender Bedeutung, um KlimaprojektionNumerische Modellexperimente zur langfristigen Entwicklung der klimatischen Verhältnisse auf der Erde. Während die Wetterbedingungen in erster Linie von den Anfangsbedingungen bestimmt sind (Luftdrucksysteme über dem Nordatlantik bestimmen wenige ...en zum Anstieg des Meeresspiegels zu erstellen bzw. zu verbessern. Vor den GRACE/GRACE-FO-Missionen waren Satellitenbeobachtungen der EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...e auf die Messung von Veränderungen der Eisoberfläche durch Radar- und Laser-Fernerkundung beschränkt. Diese Methoden liefern jedoch nur indirekte Messungen der Massenveränderung, da sie von physikalischen Veränderungen der Eisoberfläche selbst, wie Schmelzlagen und der Verdichtung von Schnee und Firn, beeinflusst werden. Die GRACE/GRACE-FO-Missionen ermöglichten enorme Fortschritte, da die Eismassenveränderung nun direkt und mit beispielloser zeitlicher Auflösung gemessen werden kann. Durch die wachsende Missionsdauer von GRACE/GRACE-FO werden die langfristigen Massentrends und möglichen Beschleunigungen immer genauer bestimmbar. Gleichzeit erlaubt die monatliche Auflösung der GRACE/GRACE-FO-Daten, den Einfluss einzelner Schmelz- oder Schneefallereignisse auf die Massenbilanz zu beobachten und zu quantifizieren. Allerdings bleiben insbesondere für die Antarktis Herausforderungen bestehen, denn die GRACE/GRACE-FO-Daten müssen um Massenumverteilungen im Erdinneren, verursacht durch den Rückzug vergangener EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...e, korrigiert werden. [1]
Mit GRACE/GRACE-FO konnte gezeigt werden, dass Eisverluste des grönländische EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ... seit dem Jahr 2003 etwa ein Fünftel des globalen mittleren Meeresspiegelanstiegs von etwa 3,5 mm pro Jahr verursacht hat. In diesem Zeitraum gab es immer wieder auch einzelne Jahre mit sehr schneereichen Wintern, wie z.B. 2017 und 2018. Trotzdem dominierte durchgängig das starke Schmelzen im Sommer. Als Konsequenz haben beide Schwerefeldmissionen bisher kein Jahr aufgezeichnet, in denen der grönländische EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ... nicht an Masse verlor bzw. die Massenbilanz ausgeglichen war. Dieser Zustand ist eine direkte Folge der verstärkten Erwärmung in der Arktis im Vergleich zum globalen Durchschnitt. [1]
GRACE-FO misst Rekord-Eisverlust in Grönland
Grafik: GFZ
Mit GRACE-FO-Daten wurde im Jahr 2019 ein Rekord-Eisverlust in Grönland von 532 ±58 Milliarden Tonnen nachgewiesen. Damit verdoppelte sich der Beitrag des EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...s zum Meeresspiegelanstieg in diesem Jahr, bezogen auf den langfristigen Durchschnitt (2003–2018). Dieser Rekordwert ist auf eine stabile Hochdruckwetterlage im Sommer zurückzuführen, die zu klarem Himmel über Grönland führte und somit die AbsorptionUmwandlung von Strahlungsenergie in Wärmeenergie. der Sonnenstrahlung begünstigte. Gleichzeitig wurde durch die Wetterlage der Einstrom von warmer Luft aus niedrigeren Breitengraden begünstigt, was zu erhöhten Temperaturen entlang der Westküste Grönlands führte. Zusammen mit einem geringeren Schneezuwachs im Winter ergab sich eine Gesamtmassenbilanz, die um weitere 68 Milliarden Tonnen negativer ausfiel als im bisherigen Rekordjahr 2012. [2]
Großer Eismassenverlust in der West-Antarktis
Eva Boergens, GFZ
Für den antarktischen EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ... beträgt die durch GRACE ermittelte durchschnittliche Massenbilanz -137 ± 41 Milliarden Tonnen pro Jahr (2003–2017), wobei hier bereits Unsicherheiten der Korrektur um Massenänderungen im Erdinnern berücksichtigt sind. Jedoch gibt es auch für die Antarktis eine erhebliche jährliche Variabilität von ±208 Milliarden Tonnen pro Jahr. Der größte Eisverlust tritt im Bereich des Amundsen-See-Gebiets im pazifischen Sektor der Westantarktis auf, wo Gletscher und Eisströme beschleunigt in den Ozean münden. In diesem Gebiet hat GRACE Massenveränderungen von -120 ± 14 Milliarden Tonnen pro Jahr und eine jährliche Beschleunigung von weiteren -7 ± 2 Milliarden Tonnen pro Jahr gemessen. [1]
Mit den GRACE/GRACE-FO-Satelliten konnten jährliche Schwankungen der Masse des antarktischen EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...s auf regionaler Skala bestimmt werden. Diese Variationen werden von Schwankungen im Schneefall verursacht, der wiederum mit dem Transport von Feuchte zusammenhängt und durch globale Muster wiederkehrende KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...schwankungen wie z.B. El Niño/La Niña moduliert wird. In den Jahren 2009 bis 2011 führten Druckmuster in der Atmosphäre zu einem südwärts gerichteten Feuchtigkeitstransport, der starke Schneefälle von 300 Milliarden Tonnen im atlantischen Sektor des antarktischen EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...s verursachte. Die GRACE/GRACE-FO-Messungen liefern damit quantitative Daten zum Schneefall in der Antarktis, was essentiell ist, um die Massenbilanz in KlimamodelleKlimamodelle sind Werkzeuge, die das Klimasystem rechnergestützt simulieren, indem die das Klimasystem beschreibenden physikalischen Grundgleichungen auf Supercomputern gelöst werden. Die Computer-Modelle, die so entstehen, werden zumeist angewende...n zu validieren und Projektionen des Meeresspiegelanstiegs zu verbessern. [3]
ESA, CC BY-SA 3.0
Diagramm: Ingo Sasgen, AWI (s. Fußnote 3)
Robert Ricker, AWI, CC-BY 4.0
Diagramm: Ingo Sasgen, AWI (CC BY 4.0)
Beobachtung von Gebirgsgletschern
Daneben haben sich die GRACE/GRACE-FO-Missionen als überaus wertvoll zur Bestimmung von Massentrends in Gletscherregionen außerhalb Grönlands und der Antarktis erwiesen. Obwohl Gletscher sehr kleinräumig sind, ist ihre regional summierte Massenbilanz doch in Messungen des Schwerefelds detektierbar. Von Vorteil für die Erfassung dieser kleinräumigen Massenquellen ist die höhere räumliche Auflösung von GRACE/GRACE-FO in hohen Breiten, die durch eine dichtere BodenspurabdeckungBodenspur bezeichnet die senkrechte Projektion der Flugbahn eines Satelliten auf die Oberfläche des umkreisten Himmelskörpers (z.B. der Erde), also die gedachte Spur, die der Satellit unter sich auf den Boden zeichnet. Die GRACE-Satelliten fliegen ... möglich ist. So ist es mit GRACE/GRACE-FO möglich, den Beitrag der Gletscher zum Meeresspiegelanstieg auf ungefähr 0,7 mm pro Jahr (2003–2017) abzuschätzen. Allerdings müssen die GRACE/GRACE-FO-Daten in vielen Gebieten um den Einfluss von Massensignalen, die nicht Teil der Gletscher-Massenbilanz sind, z.B. hydrologische Variationen, saisonale Variationen des Schneespeichers in Tundra-Gebieten oder auch Landhebung durch Eisverluste, korrigiert werden. Die stärksten Massenverluste sind demnach in Alaska zu verzeichnen, gefolgt von Nordkanada and Svalbard. [4]
Text: Dr. Ingo Sasgen, Alfred-Wegener-Institut
Weiterführende Informationen
- Meeresspiegelanstieg: Grönlands Eismassen auf der Waage. Reklim Jubiläumsmagazin
- Die Eisschilde auf der Waage. GRACE-Datenauswertung am Alfred-Wegener-Institut
- Polar Portal: Daten und Texte zum Eismassenverlust in Grönland und der arktischen See (in Englisch)
- Eis in der Arktis schmilzt immer schneller. Interview mit Dr. Ingo Sasgen im Deutschlandfunk 18.11.2020
Weiterführende Literatur
[1] Tapley, B.D., Watkins, M.M., Flechtner, F., Reigber, C., Bettadpur, S., Rodell, M., Sasgen, I., et al. Contributions of GRACE to understanding climate change. Nature Climate Change 9, 358–369 (2019).
DOI: 10.1038/s41558-019-0456-2.
[2] Sasgen, I., Wouters, B., Gardner, A.S. et al. Return to rapid ice loss in Greenland and record loss in 2019 detected by the GRACE-FO satellites. Communications Earth & Environment 1, 8 (2020).
DOI: 10.1038/s43247-020-0010-1.
[3] Diener, T., Sasgen, I., Agosta, C., Furst, J. J., Braun, M. H., Konrad, H., Fettweis, X. (2021), Acceleration of dynamic ice loss in Antarctica from satellite gravimetry, Frontiers in Earth Science 9, 1266.
DOI: 10.3389/feart.2021.741789.
[4] Wouters, Bert, Alex S. Gardner, and Geir Moholdt. "Global glacier mass loss during the GRACE satellite mission (2002-2016). Frontiers in earth science 7 (2019): 96.