Von lokalen Schneeeigenschaften für das großskalige antarktische Packeisvolumen lernen: SNOWflAke

• Antragstellerin: Dr. Stefanie Arndt
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493362232

Schnee auf Meereis ist eine wesentliche Klimavariable, da er den Energie- und Impulsaustausch an den Grenzflächen zwischen Atmosphäre, Eis und Ozean dominiert und dabei wesentlich zur Massenbilanz des Meereises beiträgt. Das antarktische Meereis ist durch seine ganzjährige Schneeauflage charakterisiert, wobei über die Schneedicke und die internen Prozesse sehr wenig bekannt ist. Dadurch zeigen satelliten-basierte Datenprodukte erhebliche Unsicherheiten der heutigen Meereiseigenschaften auf. Gleichzeitig haben auch numerische Modelle große Schwierigkeiten, die kleinskaligen Prozesse innerhalb der Schneeauflage genau darzustellen, was zu erheblichen Unsicherheiten in den Zukunftsprojektionen des antarktischen Meereises führt. SNOWflAke testet daher die Hypothese, dass saisonale Veränderungen in den Schneeeigenschaften auf dem antarktischen Meereis sensible Indikatoren für sich ändernde atmosphärische Einflüsse sind, da sie Schnee-Albedo-Rückkopplungen verursachen könnten, die das Abschmelzen und den Rückgang des Meereises beschleunigen. Die Fragestellung ist wichtig, da der Schnee bisher durch seine charakteristische Umwandlung in Eis zu einer positiven antarktischen Meereismassenbilanz beigetragen hat. Die gegenwärtige Klimaerwärmung könnte diese Entwicklung umkehren und zu verstärktem Oberflächenschmelzen führen, wie es derzeit für das arktische Meereis der Fall ist. Die damit verbundenen möglichen Rückkopplungen für das Klimasystem sind jedoch bis heute noch nicht hinreichend erforscht. Um diese Lücke zu schließen, schlage ich im Rahmen von SNOWflAke vor, (1) moderne Techniken zu entwickeln und anzuwenden, um antarktische Schnee- und Meereisdatensätze zu generieren, welche zur (2) Beschreibung der vertikalen Prozesse in der Schneesäule über verschiedene Skalen hinweg genutzt werden sollen. Die daraus resultierende verbesserte Schneeparametrisierung wird einerseits zu (3) einem neuartigen und genaueren antarktischen Meereisdickenprodukt aus Satelliten-Fernerkundungsdaten beitragen. Andererseits wird die neue Schneeprozess-Formulierung in bestehende Klimamodelle implementiert, um (4) eine verbesserte atmosphärische Sensitivität zu erreichen und so die Unsicherheiten der Meereisvorhersagen für den Südlichen Ozean zu reduzieren. Darauf basierend wird es uns gelingen entsprechende Rückschlüsse auf die Bedeutung des Schnees als Indikator für die Klimaerwärmung in den Polarregionen ziehen zu können und somit (5) Implikationen für das Auftreten charakteristischer arktischer Schneeprozesse, wie z.B. der Bildung von Schmelztümpeln, auch auf antarktischem Meereis zu erfassen. Mithilfe dieses hochgradig investigativen und verlinkten Arbeitsprogramms aus Beobachtungen, Modellentwicklung und Modellevaluierung wird SNOWflAke unser Prozessverständnis des antarktischen Meereises und seiner Schneeauflage im Klimasystem des Südlichen Ozeans deutlich verbessern – sowohl aus heutiger Sicht als auch für zukünftige Klimaszenarien mit zunehmender globaler Erwärmung.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: Australien, Frankreich, Kanada, Schweiz, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Petra Heil; Dr. Joshua King; Dr. Glen Liston; Dr. Robert Massom; Dr. Klaus Meiners; Dr. Ghislain Picard; Dr. Martin Schneebeli