Die Auswirkung extremer Schmelzereignisse auf die zukünftige Massenbilanz des grönländischen Eisschildes
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der grönländische Eisschild hat in den vergangenen Jahrzehnten beschleunigt an Masse verloren. Aufgrund der globalen Erwärmung ist „ein fortgesetzter Eisverlust im Verlauf des 21. Jahrhunderts für den Grönländischen Eisschild praktisch sicher“ (IPCC-SPM 2021). Zudem kam es in den letzten Jahren in Grönland vermehrt zu Extrem-Schmelzereignissen an der Oberfläche des Eisschildes. Ganz besonders intensiv waren die Schmelzereignisse in den Jahren 2010, 2012, 2015 und 2019. Im Jahr 2012 war beinahe die gesamte Oberfläche des Eisschildes für mehrere Tage von Schmelzwasser bedeckt. Im Zuge des fortschreitenden Klimawandels wird erwartet, dass solche Ereignisse aufgrund zunehmender atmosphärischer Blockierung häufiger auftreten und auch in ihrer Intensität verstärkt werden. Unklar war bislang, wie sich solche Extremereignisse auf die Eisdynamik auswirken, und ob eine mögliche Beschleunigung des Eisflusses aufgrund der Extremereignisse in Zukunft zu zusätzlichen Eisverlusten in Grönland führen könnte. Hauptziel des DFG-Projektes war es daher, die Auswirkungen extremer Schmelzereignisse auf die künftige Entwicklung des grönländischen Eisschilds zu untersuchen. Der Schwerpunkt lag hierbei auf den unmittelbaren und langfristigen Auswirkungen auf die Massenbilanz und die Eisdynamik, sowie auf dem Beitrag zum Meeresspiegelanstieg. Ziel war es außerdem, zu bewerten welche Rolle die Häufigkeit und die Intensität einzelner Schmelzereignisse dabei jeweils spielen. Die Forschung des DFG-Projektes konzentrierte sich auf die Bedeutung der Wechselwirkung zwischen Eis und Atmosphäre, was zu Verbesserungen im Oberflächenmodul des Parallel Ice Sheet Model (PISM) führte. Ein zentrales Ergebnis des Projektes ist eine Abschätzung des erhöhten Risikos, das durch Extremereignisse in Grönland auftritt: unsere Projektionen zeigen, dass der künftige Meeresspiegelanstieg bis zum Jahr 2300 um bis zu einem halben Meter höher sein kann, wenn die dynamischen Effekte durch Extremschmelzereignisse mit berücksichtigt werden. Eine weitere Erkenntnis ist die entscheidende Rolle der Rückkopplung zwischen der Oberflächenhöhe und dem Schmelzen an der Oberfläche für den zukünftigen Massenverlust Grönlands. Die Kopplung des Eisschild-Modells PISM mit dem regionalen Atmosphärenmodell Modèle Atmosphérique Régional (MAR) ermöglichte eine genauere Untersuchung dieses Rückkopplungsmechanismus und zeigte Veränderungen in der lokalen atmosphärischen Zirkulation aufgrund der sich ändernden Morphologie des Eisschildes auf. Darüber hinaus untersuchten wir die Bedeutung der Schmelz-Albedo-Rückkopplung, bei der dunklere Eisoberflächen zu einem stärkeren Abschmelzen führen können. Dieser Prozess könnte extreme Schmelzereignisse in Zukunft signifikant begünstigen. Durch die Einführung eines Energiebilanzmodells (dEBM-simple) in PISM konnte ein signifikanter Eisverlust durch die Verdunkelung der Oberfläche bis 2300 nachgewiesen werden, was die Bedeutung des Albedo-Effekts unterstreicht. Insgesamt hat das Projekt unser Verständnis des komplexen Zusammenspiels zwischen extremen Schmelzereignissen, der Eisschilddynamik und deren Auswirkungen auf den künftigen Meeresspiegel deutlich verbessert hat. Die erfolgreiche Kopplung der Modelle und die Erkenntnisse über die Rückkopplungsmechanismen schaffen einen umfassenderen Rahmen zur Untersuchung der regionalen Auswirkungen von Extremereignissen in Grönland. Zukünftige Forschungsarbeiten könnten diese Erkenntnisse auch auf die Antarktis erweitern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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AGU Fall Meeting (Virtual Event, 2020). Spread in flow parameters creates a large uncertainty in ice loss in a flow line setup and in simulations of the Greenland Ice Sheet.
Zeitz, M., Levermann, A. & Winkelmann, R.
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EGU General Assembly (Virtual Event, 2020). How will the Greenland Ice Sheet develop under extreme melt events? (virtual presentation)
Beckmann, J. & Winkelmann, R.
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Invited talk at European Security Seminar North at the George C. Marshall European Center for Security Studies (Garmisch-Partenkirchen, Germany, 2020). Climate change in the Arctic and its impact for the coming decades.
Beckmann, J.
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EGU General Assembly (Hybrid Event, 2021). Greenland mass balance by 2100 using a coupled atmospheric (MAR) and ice sheet (PISM) model (virtual presentation).
Delhasse, A., Beckmann, J. & Fettweis, X.
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Impact of the melt–albedo feedback on the future evolution of the Greenland Ice Sheet with PISM-dEBM-simple. The Cryosphere, 15(12), 5739-5764.
Zeitz, Maria; Reese, Ronja; Beckmann, Johanna; Krebs-Kanzow, Uta & Winkelmann, Ricarda
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EGU General Assembly (Vienna, Austria, 2022). Interacting feedbacks allow for distinct dynamic regimes of the Greenland Ice Sheet.
Zeitz, M., Haacker, J., Donges, J.F., Albrecht, T. & Winkelmann, R.
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ISMASS workshop on ‘Ice sheets: weather versus climate’ (Reykjavik, Iceland, 2022). The evolution of the Greenland Ice Sheet under extreme melt events.
Beckmann, J. & Winkelmann, R.
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Keynote at Discussion series led by WCRP, AIMES and the Earth Commission (2022). Tipping elements, irreversibility and abrupt change in ice sheets.
Winkelmann, R.
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Effects of extreme melt events on ice flow and sea level rise of the Greenland Ice Sheet. The Cryosphere, 17(7), 3083-3099.
Beckmann, Johanna & Winkelmann, Ricarda
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Coupling MAR (Modèle Atmosphérique Régional) with PISM (Parallel Ice Sheet Model) mitigates the positive melt–elevation feedback. The Cryosphere, 18(2), 633-651.
Delhasse, Alison; Beckmann, Johanna; Kittel, Christoph & Fettweis, Xavier
