Basales Schelfeisschmelzen und dessen Beitrag zur Bodenwasserbildung und ozeanischen Zirkulation in Antarktischen Kontinentalrändern unter sich verändernden Umweltbedingungen.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Ozean-Eisschelf-Wechselwirkungen sowie aktuellen Schmelzraten der Eisschelfe im Weddellmeer und deren möglichen zukünftigen Entwicklungen unter sich ändernden Klimabedingungen sind noch nicht vollständig verstanden. Um die damit verbundene Zusammensetzung und die Bildungsraten von Antarktischem Bodenwasser und deren Variabilität sowie den Beitrag zur globalen ozeanischen Zirkulation besser untersuchen und verstehen zu können, hatte das Projekt folgende Ziele: A) Eine verbesserte, aktuelle Quantifizierung basaler Schmelzwasserinventare und basaler Schmelzraten der Schelfeise in der westlichen (Larsen Eisschelf) und südlichen (Filchner Eisschelf) Weddellsee, um zukünftige Veränderungen erfassen zu können. B) Eine Untersuchung, auf welchen Pfaden sich das basale Schmelzwasser weiter ausbreitet und wie es zur Bildung von Antarktischem Bodenwasser beiträgt sowie eine Quantifizierung der aktuellen Bildungsraten von Antarktischem Bodenwasser. C) Die Suche nach Hinweisen auf lokale Änderungen und zeitliche Entwicklungen basaler Schmelzprozesse und der Bildung von Antarktischem Bodenwasser (heute eisfreie Gebiete Larsen A und B, noch eisbedecktes Larsen C und Filchner, oder veränderliche Eigenschaften oder Zirkulation angrenzender Wassermassen). D) Eine Untersuchung, wie lokale Prozesse und deren Variabilität mit großskaligen Prozessen im Zusammenhang stehen (z.B. den beobachteten Änderungen der Eigenschaften von Antarktischem Bodenwasser, Erwärmung, Aussüßung, Zunahme des Alters bzw. Abnahme der Erneuerung, Verlangsamung der Aufnahme anthropogenen Kohlenstoffs, Abnehmende Volumina, Trends). Spurengasmessungen (inkl. weltweit erstmalige Proben unter einem Schelfeis) haben wesentlich dazu beigetragen, das basale Schmelzen (stabile Edelgasisotope [3He, 4He, Ne] für basale Schmelzwasserquantifizierung) und Schmelzraten und Bodenwasserbildungsraten (FCKWs für Transportzeitskalen, Bildungsraten) und deren Variabilität zu untersuchen und zu bestimmen. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass aus dem Zirkumpolarstrom relativ warmes Wasser mit verschiedenen Eigenschaften auf verschiedenen Zweigen ins Weddellmeer einströmt. Die Ausbreitung von lokal frisch gebildetem Antarktischem Bodenwasser aus dem nordwestlichen Weddellmeer in die Brainsfieldstraße konnte nachgewiesen werden. Ebenfalls konnten wir Vulkane, den unterseeischen Orca Seamount und Deception Island, als hydrothermal aktiv identifizieren. Mit einem eigens konstruierten, gasdichten Wasserschöpfer waren wir in der Lage, die weltweit ersten Edelgasproben unter einem Schelfeis, dem Filchner Eisschelf, dem volumenmäßig größten, zu nehmen. Basierend auf unsere Helium- und Neonmessungen konnten wir Schmelzwasseranteile bis zu 3,6 % in der Schelfeiskaverne bestimmen und damit eine Schmelzrate von rund 177 Gt pro Jahr berechnen und unabhängig früheren Abschätzungen bestätigen. Darüber hinaus konnten wir eine lokale Quelle von subglazialem Schmelzwasser anhand einer Helium-Erhöhung aus Alphazerfallsprozessen in der Erdkruste identifizieren und eine Anfrierrate von 2,7 % abschätzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2015. Precursors of Antarctic Bottom Water formed on the continental shelf off Larsen Ice Shelf. Deep-Sea Research I, vol. 99, p1-9
M. van Caspel, M. Schröder, O. Huhn, H. H. Hellmer
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2016. Environmental information for a marine ecosystem research approach for the northern Antarctic Peninsula (RV Polarstern Expedition PS81, ANT XXIX/3). Polar Biology, special issue on ‘High environmental variability and steep biological gradients in the waters off the northern Antarctic Peninsula’
Dorschel, B., J. Gutt, O. Huhn, A. Bracher, M. Huntemann, W. Huneke, C. Gebhardt, M. Schröder
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2016. On the Warm Inflow at the Eastern Boundary of the Weddell Gyre. Deep-Sea Research I, Vol. 107, pp. 70-81
Ryan, S., M. Schröder, O. Huhn, and R.Timmermann
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2016. Water masses in the Bransfield Strait and adjacent Seas, austral summer 2013. Polar Biology, special issue on ‘High environmental variability and steep biological gradients in the waters off the northern Antarctic Peninsula’
Huneke, W. G. C., O. Huhn, M. Schröder
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2018. Basal melt and freezing rates from first noble gas samples beneath an ice shelf. Geophysical Research Letters, 45
Huhn, O., T. Hattermann, P. E. D. Davis, E. Dunker, H. H. Hellmer, K. W. Nicholls, S. Østerhus, M. Rhein, M. Schröder, J. Sültenfuß
