Vulnerabilität des Antarktischen Eisschildes gegenüber einer sich verändernden Thermokline

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ricarda Winkelmann
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442927134

Der antarktische Eisschild ist die größte potenzielle Quelle zukünftigen Meeresspiegelanstiegs. Schon kleine Veränderungen in seiner Massenbilanz haben enorme globale Auswirkungen, weshalb die Frage nach der zukünftigen Entwicklung des Eisschildes von hoher gesellschaftlicher Relevanz ist. Seit mehreren Jahrzehnten wird ein beschleunigter Massenverlust des antarktischen Eisschildes beobachtet. Dieser ist geprägt von teils abrupten Änderungen in Bereichen der Westantarktis, wo verstärktes Schmelzen an der Unterseite der Schelfeise zu Beschleunigung, Verdünnung und dem Rückzug des Inland-Eises führen kann. Die Menge an warmem Wasser mit Zugang zum Schelfeis und somit die subglazialen Schmelzraten werden durch die Tiefe der Thermokline im umgebenden Ozean reguliert. Beobachtungen und Modellstudien von Atmosphäre und Ozean deuten darauf hin, dass die Thermokline stark von den Winden über dem Südlichen Ozean abhängt und so von der globalen Klimavariabilität beeinflusst wird. Es gibt Hinweise darauf, dass sich Windmuster, die ein Anheben der Thermokline bewirken und damit das Vordringen von wärmeren Wassermassen zum Eis erleichtern, in Zukunft weiter verstärken werden. Die Auswirkungen solcher potentieller Thermoklinen-Änderungen auf die zukünftige Entwicklung der Dynamik des Eisschildes sowie seines Meeresspiegelbeitrags wurde bislang jedoch noch nicht untersucht.Um diese Wissenslücke zu schließen, schlagen wir hier eine systematische Untersuchung der Vulnerabilität des antarktischen Eisschildes gegenüber Thermoklinenvariationen vor. Zu diesem Zweck wollen wir zunächst eingehend analysieren, wie die zirkumantarktische Thermoklinentiefe von Änderungen der Windgeschwindigkeit und -richtung abhängt und diesen Zusammenhang in funktionale Form bringen. Basierend darauf, beabsichtigen wir kritische Windstärken für die verschiedenen antarktischen Schelfeisregionen zu ermitteln, die das jeweilige Potential eines zukünftigen Warmwassereinstroms bestimmen. Desweiteren planen wir, windgetriebene Thermoklinenänderungen im Eisschild-Modell PISM zu implementieren. Damit wird es erstmals möglich sein die Dynamik des gesamten antarktischen Eisschildes in Reaktion auf veränderte subglaziale Schmelzraten unter Einbezug windgetriebener Thermoklinenänderungen zu simulieren. In einem Ensemble von Simulationen planen wir Projektionen des damit einhergehenden zukünftigen Beitrags der Antarktis zum globalen Meeresspiegelanstieg zu erstellen und die entsprechenden Unsicherheiten zu ermitteln. In einer Reihe von weiteren Experimenten werden wir die Tiefe der Thermokline systematisch variieren, um die Empfindlichkeit des Eisschildes gegenüber großskaligen Veränderungen atmosphärischer Variabilität zu untersuchen. Schließlich werden wir unsere Ergebnisse in einer Risikokarte für die Antarktis zusammenführen, welche die regionalen Auswirkungen eines möglichen Warmwassereintrags im Hinblick auf die langfristige Dynamik und Stabilität des antarktischen Eisschildes aufzeigt.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten - mit Fortsetzungsantrag 2025 - 2030