Die Zukunft des grönländischen Inlandeises im Hinblick auf die globale Erwärmung
Final Report Abstract
Im vorliegenden Projekt wurde ein für langzeitige Rechnungen geeignetes Modell der grönländischen Temperatur- und Feuchteverteilung (REMBO) inklusive einer Darstellung des Oberflächenmassenhaushalts entwickelt und dessen Parameter an heutige Messwerte angepasst. Das Modell gibt die großskaligen Muster der grönländischen Niederschlagsverteilung gut wieder. Ein Schmelzmodell (ITM), welches die Abhängigkeit des Eisschmelzens von Temperatur und Sonneneinstrahlung berücksichtigt, wurde mit dem klassischen PDD-Ansatz verglichen. Zwar konnten mit PDD und ITM vergleichbare heutige grönländische Eisverteilungen modelliert werden, für Klimate wie dem Eem – weit weg vom heutigen Klimazustand – ist der ITM-Ansatz jedoch besser geeignet. Weiterhin wurde ein Eisstrommodell mit Berücksichtigung der Membranspannungen entwickeln, welches später an ein Inlandeismodell gekoppelt werden soll. Dabei wurde ein sogenannter Splitting-Ansatz implementiert, der eine Verdreifachung der Rechenleistung ermöglicht. Eine große Anzahl von Ensemblesimulationen über die letzten 250.000 Jahre führte durch Einschränkung der Wertebereiche von vier Schlüsselparametern (Schmelzparameter, geothermischer Wärmefluss, basale Gleitkonstante und Feuchtediffusionskonstante) zu einer Verminderung der validen Parameterkombinationen, welche eine Übereinstimmung der Simulationen mit Paleo- und Beobachtungsdaten erlaubten. Dabei wurde der Parameter, der das Eisschmelzen bestimmt, als der dominante Parameter ermittelt. Gleichgewichtsrechnungen zeigten, dass der grönländische Eisschild ein ausgeprägtes Hystereseverhalten zeigt. In einer Vielzahl von Stabilitätsdiagrammen wurde das grönländische Eisvolumen gegen die globale Temperatur und die regionale grönländische Temperatur aufgetragen. Es zeigt sich ein multi-stabiles Verhalten mit einem eisfreien und einem eisbedeckten Zustand über einen Temperaturbereich von 1,4 °C. Daneben wurde noch ein intermediärer Gleichgewichtszustand gefunden. Es ergab sich ein bester Schätzwert von 1,6 °C über der vorindustriellen Temperatur als Schwellenwert für den Zerfall des grönländischen Eisschilds. Außerdem wurden noch die Attraktionsgebiete bestimmt, die angeben, welchem Gleichgewichtszustand der Eisschild für verschiedene Anfangsbedingungen zustrebt. Dies hilft u. a. zu beurteilen, unter welchen Bedingungen der Eisschild unwiederbringlich zerfällt. Ferner lassen transiente Rechnungen mit verschiedenen Temperaturanomalien Aussagen über die Zerfallsdauer des grönländischen Eisschilds zu (viele Jahrhunderte bis etliche 10.000 Jahre). Als Überraschung erwies sich im Projektverlauf der mit 1,6 °C im Vergleich mit der vorhergehenden Abschätzung des IPCC relativ niedriger Schwellenwert für den Zerfall des grönländischen Eisschilds sowie der im Modell gefundene intermediäre Vereisungszustand des grönländischen Eisschilds im Stabilitätsdiagram.
Publications
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(2010). An efficient regional energy-moisture balance model for simulation of the Greenland Ice Sheet response to climate change. The Cryosphere 4, 129-144
Robinson A, Calov R, Ganopolski A
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(2011). Greenland ice sheet model parameters constrained using simulations of the Eemian Interglacial. Clim Past 7, 381-396
Robinson A, Calov R, Ganopolski A
