Kipppunkte in der Antarktis – wie stabil ist der antarktische Eisschild?

MatthiasMengelGastbeitrag von Matthias Mengel –

Gleich zwei neue Studien geben Hinweise darauf, dass der antarktische Eisschild weniger stabil sein könnte, als wir bisher dachten. Der größte Gletscher der Westantarktis, der Pine Island Gletscher, befindet sich wahrscheinlich schon jetzt in einem sich selbst erhaltenden Rückzug. Eine von uns am Anfang der Woche publizierte Studie zeigt, dass auch in der Ostantarktis ein ähnlicher Prozess losgetreten werden könnte. Für den Pine Island Gletscher geht es um Vorhersagen für die nächsten 40 Jahre, im Wilkes Basin fließt das Eis langsamer – oder muss erst beginnen zu fließen. Hier geht es um Simulationen für die nächsten fünf- bis zehntausend Jahre. Beide Studien zeigen dabei auf, dass die Dynamik der Gletscher in der Antarktis „kippen“ kann: einmal angestoßene Prozesse können nicht mehr aufgehalten werden.

Fig1

Fig. 1 West- und ostantarktischer Eisschild und die Pine Island Region (rotes Rechteck) sowie die Region des Wilkes Basins (schwarzes Rechteck). Angepasst von Wikipedia

Warmes Wasser dringt zu den Gletschern vor

Der Pine Island Gletscher in der Westantarktis ist einer der größten Eisströme der Welt. Er fließt mit einer Geschwindigkeit von 4000 Metern pro Jahr ins Meer und transportiert dabei jedes Jahr eine Eismasse von 132 Gigatonnen. Ist ein Gletscher im Gleichgewicht, so fällt genau so viel Schnee in seinem Einzugsgebiet, wie er in seiner Ablationszone wieder verliert, in Form von Schmelzwasser oder Eisbergen. Der Pine Island Gletscher befindet sich nicht mehr im Gleichgewicht, er verliert zur Zeit jedes Jahr 20 Gigatonnen. Das entspricht einem Zehntel des Beitrags der Westantarktis oder 0.06 mm Meeresspiegelanstieg pro Jahr. Tiefenwasser aus dem Antarktischen Zirkumpolarstrom schafft es bis an das Schelfeis des Gletschers vorzudringen. Dieses wärmere Wasser wird als Ursprung für den den zunehmenden Eisverlust während der letzten Jahrzehnte gesehen. Es ist wärmer als das Wasser, was an den stabilen großen Schelfeisen zu finden ist – und treibt das Schmelzen des Pine Island Schelfes voran.

Gletscher können „kippen“ und sich auch ohne äußeren Antrieb stark zurückziehen

Unser Klima unterliegt Schwankungen und der Fluss des warmen Wassers in das Pine Island Becken kann wieder versiegen. Wird sich der Gletscher dann wieder ausbreiten und in seine ursprüngliche Position zurückfinden? Dies wird nicht der Fall sein, wie eine neue Studie mit hochauflösenden Computermodellen zeigt. Der Gletscher liegt nämlich auf einem Bett, das zum Landesinneren hin abfällt. Solche Gletscher sind laut Theorie instabil, denn der Eisfluss aus dem Gletscher heraus hängt von der Höhe des Eises an der Aufsetzlinie ab. Das ist der Punkt, an dem das Eis nicht mehr vom Wasser getragen wird und auf Land aufsetzt. Zieht sich das Eis zurück auf einem zum Inneren des Gletschers abfallenden Bett, so wächst diese Höhe an – und der Gletscher verliert noch schneller Eis an den Ozean. Die hochauflösenden Modelle bestätigten dieses Verhalten nun für den Pine Island Gletscher und sagen einen unaufhaltsamen Rückzug für die nächsten vierzig Jahre voraus.

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Fig. 2 Schematische Darstellung der Instabilität mariner Eisschilde. Der Eisfluss steigt mit der Höhe des Eises über der Aufsetzlinie. In einer Region mit zum Landesinneren abfallenden Untergrund wird der Eisfluss je größer desto weiter sich die Linie zurückzieht. Warmes Wasser kann durch Schmelzen die Aufsetzlinie in eine solch kritische Region treiben. Quelle: IPCC AR 5 WG1, Box 13.2 Fig 1.

Der Pine Island Gletscher zieht sich zurück – und kann in Zukunft ca. 0.3 Millimeter pro Jahr zum Meeresspiegelanstieg beitragen

Während dieses Rückzug wird dieser Gletscher bis zu einhundert Gigatonnen pro Jahr an Eis verlieren. Hier ist das Eis gemeint, welches relevant für den Meeresspiegel ist. Es liegt oberhalb der Linie bis zu der ein Eisberg, der gerade noch den Meeresboden berühren würde, aus dem Wasser ragen würde. Einhundert Gigatonnen entsprechen einem globalen Meeresspiegelanstieg von 0.28 mm pro Jahr. Dies ist ungefähr so viel wie die gesamte Antarktis zur Zeit zum Meeresspiegel beiträgt.

Zeichen der Veränderung – auch in der Ostantarktis

Doch zurück zum Wasser: was passiert, wenn solch warme Wassermassen, wie sie zur Zeit am Eiskörper der Westantarktis gemessen werden auch an das ostantarktische Eis vordringen?

Wir haben dies untersucht und unsere Ergebnisse erschienen Anfang dieser Woche im Journal Nature Climate Change. Die Instabilität der Westantarktis wird schon seit längerem in der Wissenschaft diskutiert, die erste Studie erschien Ende der 70er Jahre. Die Ostantarktis hingegen galt lange als besonders stabil. Ihre Oberfläche ist sehr kalt und Schmelzen an der Oberfläche ist auch in Zukunft nicht zu erwarten. Allerdings liegen viele Küstenbereiche der Ostantarktis nördlicher als diese des Westteils. Wärmeres Wasser kann also die Küsten hier schneller erreichen. Bisher gibt es nur wenige Messdaten dazu, seit wenigen Jahren sind aber auch in der Ostantarktis Gletscher bekannt, die im Kontakt mit dem Ozean sind und Masse verlieren – mit Schmelzraten unter dem Eis, die vergleichbar mit denen in der Westantarktis sind. (Rignot et al. 2013, Science)

Auch die Stabilität des ostantarktischen Eispanzers hängt vom Ozean ab – und auch hier gibt es einen Kippunkt

Wir haben in unseren Untersuchungen eine interessante Entdeckung für das Wilkes Basin gemacht: Nur ein recht kleiner „Eispfropfen“ bestimmt die Stabilität des Eises im gesamten Basin. Das Eis im Wilkes Basin zählt damit zu den Kippunkten in unserem Klimasystem: ist der Eispropfen einmal gezogen, wird sich das Basin ganz entleeren. Wir haben in unserer Studie vermieden eine Vorhersage zu machen ab wann und dass überhaupt der Pfropfen verloren gehen wird. Wir können dies noch nicht, da wir zu wenig über den Ozean in der Zukunft nahe des Wilkes Eises wissen. Wir machen stattdessen eine „wenn → dann“ Aussage: Wenn der Eispfropfen verschwindet, dann ist der Weg frei für einen jahrtausendelang anhaltenden Rückzug des Eises.

Fig3

Fig. 3 – Das Wilkes Basin ist das subglaziale Tal in der Ostantarktis mit dem größten Anteil an Eis, das unterhalb des Meeresspiegel auf Land aufliegt. Das Eis liegt auf, da es mehrere Kilometer dick ist und schwer genug, um nicht durch die Auftriebskraft des Wassers gehoben zu werden. Während sich die Eismassen zurückziehen, ist der Gletscherrand kontinuierlich in Kontakt mit dem Ozean. Wäre das Wilkes Basin nicht von Eis bedeckt, so wäre es ein kleines Meer, ca. von der Größe Schwedens. Quelle: Nature Climate Change.

Die Zukunft bringt wärmere Ozeane

Besonders warm muss das Meer nicht werden, um den sich selbst erhaltenden Rückzugsprozess hervorzurufen – Temperaturen, wie sie zur Zeit im Meer vor dem Pine Island Gletscher gemessen werden, reichen aus. Zur Zeit transportieren die Ozeanströme kein warmes Wasser an den Eispfropfen – und es sind Jahrhunderte mit kontinuierlichem Warmwasserfluss in die Region nötig, um den Eispfropfen zu schmelzen.

Auf längere Sicht befinden wir uns aber auf den Weg zu wärmeren Ozeanen – auch an den Küsten der Antarktis. Eine Studie zeigt dies zum Beispiel explizit für die Filchner Region. Der CO2 Ausstoß schreitet voran und damit eine weitere Erwärmung des Klimas. Und neunzig Prozent der Wärme, die durch zusätzliche Treibhausgase auf der Erde verbleibt, wird im Ozean gespeichert – und führt zu dessen Aufheizung. Wird CO2 nicht aktiv aus der aus der Atmosphäre entfernt, so sinkt dessen Gehalt nur sehr langsam. Dies bedeutet, das die einmal verursachte globale Erwärmung für Jahrtausende anhält.

In Zeiträumen von Jahrhunderten bis Jahrtausenden könnte die Ostantarktis erheblich an Eismasse verlieren.

Dies ist das langfristige Risiko, das hier wohl eingegangen wird: das Wilkes Basin wird nicht in nächster Zeit abschmelzen. Aber der Grundstein, der über das langfristige Verhalten des Wilkes Eises entscheidet, könnte in den nächsten hundert Jahren gelegt werden: In einer 4°C wärmeren Welt sähe die Ostantarktis anders aus – inklusive eines bis zu 4 Metern höheren Meeresspiegels weltweit.

Die Westantarktis scheint bereits gekippt

Die von uns beschriebene Situation in der Ostantarktis bekommt derzeit gerade eine weitere Brisanz. Am Montag sind zwei Studien, in den Fachzeitschriften Science und Geophysical Research Letters, erschienen die zusammen mit einer vor einigen Monaten veröffentlichten Studie in Nature Climate Change, sehr klar darauf hindeuten, dass der Westantarktische Eisschild bereits gekippt ist. Wir haben damit eine neue Ära eingeleitet, das Zeitalter des unwiderruflichen Klimawandels.

Notiz: 100 Gigatonnen Wasser entsprechen 0.28 Millimeter globalen Meeresspiegelanstieg.

Referenzen

IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change; [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.

Timothy M. Lenton, Hermann Held, Elmar Kriegler, Jim W. Hall, Wolfgang Lucht, Stefan Rahmstorf, and Hans Joachim Schellnhuber; Tipping elements in the Earth’s climate system; PNAS 2008 105 (6) 1786-1793

L. Favier, G. Durand, S. L. Cornford, G. H. Gudmundsson, O. Gagliardini, F. Gillet-Chaulet, T. Zwinger, A. J. Payne & A. M. Le Brocq; Retreat of Pine Island Glacier controlled by marine ice-sheet instability; Nature Climate Change 4, 117–121 (2014)

J. Mouginot , E. Rignot, B. Scheuchl; Sustained increase in ice discharge from the Amundsen Sea Embayment, West Antarctica, from 1973 to 2013; Geophysical Research Letters 2014 41 (5).

J. H. Mercer; West Antarctic ice sheet and CO2 greenhouse effect: a threat of disaster; Nature 271, 321 – 325 (26 January 1978); doi:10.1038/271321a0

H. H. Hellmer, F. Kauker, R. Timmermann, J. Determann, J. Rae; Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current; Nature 485, 225–228 (10 May 2012) doi:10.1038/nature11064

E. Rignot, J. Mouginot, M. Morlighem, H. Seroussi, B. Scheuchl; Widespread, rapid grounding line retreat of Pine Island, Thwaites, Smith and Kohler glaciers, West Antarctica from 1992 to 2011. Geophysical Research Letters (2014), DOI: 10.1002/2014GL060140.

I. Joughin, B.E. Smith, B. Medley; Marine Ice Sheet Collapse Potentially Underway for the Thwaites Glacier Basin, West Antarctica, Science express (2014), doi10.1126/science.1249055.

Anders Levermann

Anders Levermann ist Professor für Dynamik des Klimasystems im physikalischen Institut der Universität Potsdam. Er leitet den Forschungsbereich Globale Anpassungsstrategien am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. Er ist unter anderem einer der leitenden Autoren im Meeresspiegelkapitel des letzten IPCC-Klimareports und beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen Ozean und Cryosphäre in Vergangenheit und Zukunft.

46 Kommentare Schreibe einen Kommentar

    • Anders Levermann

      Es gibt keinen direkten Zusammenhang zwischen dem Meereis und dem Antarktischen Eisschild. Das Eisschild wird in 200 Meter Tiefe erwärmt. Das spielt für das Meereis keine Rolle. Es gibt hier keinen Widerspruch zwischen diesen beiden Beobachtungen. Anders Levermann

      • Sie sagen, dass es keinen direkten Zusammenhang gibt. Was ist aber mit dem abgebrochenen Eis aus dem Eisschild, das als Eisberg im Ozean treibt? Verstärkt das nicht durch seine, im Vergleich zum umgebenden Ozean, erheblich niedrigere Temperatur die Bildung von Meereis? Und weiter gedacht: nimmt dann nicht das Meereis erst mal tendenziell zu, wenn immer mehr Eis aus dem Eisschild in den Ozean abgegeben wird?

        Stefan Gabriel

        • Anders Levermann

          Das ist nicht unmöglich. Ein interessanter Gedanke. Mir ist bisher keine Studie dazu bekannt. Ich vermute, dass der Effekt nicht sehr groß ist, aber trotzdem ein interessanter Gedanke. Anders Levermann

          • Schön, dass Sie das interessant finden 🙂
            Mir ist da in dem Zusammenhang noch ein Gedanke gekommen: der Eisschild besteht ja aus Süßwasser, das schon bei höheren Temparaturen gefriert als das Meerwasser. Wenn immer mehr Eis aus dem Eisschild abgegeben wird und beim Schmelzen dieser Eisberge folglich auch mehr Süßwasser in den Ozean gelangt, dann wird eventuell (zumindest lokal und bis eine Durchmischung erfolgt ist) die Bildung von Meereis zusätzlich angeregt.
            Stefan Gabriel

          • Anders Levermann

            Ja. Das stimmt. Das berücksichtigen wir bei der Schmelze des Eises auch. Der Süßwassereintrag in den Ozean ist derzeit noch sehr gering und wird vom Antarktischen Zirkumpolarstrom schnell verdünnt, so dass es derzeit noch keine Rückwirkungen auf die globalen Meeresströmungen gibt. Wir haben von ein paar Jahren mal eine Studie zur Auswirkung auf die lokalen Wirbelströmungen um die Antarktis herum gemacht (Hattermann & Levermann, Climate Dynamiks) und haben gefunden, dass das das Schmelzen noch verstärken kann. Aber das ist erstmal nur eine Studie. Da bräuchte es noch mehr Hinweise mit feineren Modellen. Anders Levermann

  1. @ Anders Levermann

    Es gibt keinen direkten Zusammenhang zwischen dem Meereis und dem Antarktischen Eisschild.

    Ist es nicht so, dass das Meereis rund um die Antarktis den antarktischen Eisschild zusammenhält und den Abfluss an Festlandeis vermindert?

    • Anders Levermann

      Praktisch nicht. Nein. Das Meereis hat eine Dicke von wenigen Metern. Das Eisschelf und das Eisschild von mehreren Hundert Metern bis tausend Meter. Das sind sehr unterschiedliche Kräfte die da wirken. Es gibt eine kleine Wirkung aber nicht in dem Masse um den Kollapse des West oder Ostantarktischen Eisschildes zu verhindern. Anders Levermann

  2. Gemäss Wikipedia-Eintrag Meeresspiegelanstieg bewirkt ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur von 1°C einen Meeresspiegelanstieg von 10 bis 20 m. Dies allerdings sehr langfristig. Das Gleichgewicht stellt sich erst nach vielen tausend Jahren ein und wurde während der nur elftausendjährigen Eem-Warmzeit wahrscheinlich nicht erreicht, wo die Temperatur 1 bis 2° höher und der Meeresspiegel 4 bis 6 Meter höher lag als heute.
    Das Abschmelzen und ins Meer Gleiten der antarktischen Eisschilde über das hier berichtet wird, soll sich ebenfalls über einen Zeitraum von mehreren tausend Jahren abspielen. Es mag sein, dass der Prozess in der Westantarktis bereits nicht mehr rückgängig zu machen ist und dass in der Ostantarktis das völlige Abschmelzen eines Eispfropfens alles Eis im Wilkes Basin in den Ozean fliessen lässt.
    Insgesamt sind diese Prozesse, die zur Desintegration bedeutender Teile der antarktischen Eisschilde führen, aber doch reversibel. Denn es gilt nicht nur, dass bei 1°C Temperaturanstieg der Meeresspiegel langfristig um 10 m steigt, sondern umgekehrt auch, dass bei Absinken um 1°C der Meeresspiegel um 10 m sinkt. Es kann sich also scheinbar auch wieder ein Eispfropfen bilden (übrigens: wie alt ist das älteste Eis dieses Eispfropfens?) oder aber das Eis akkumuliert an anderen Stellen der Antarktis.
    Wie fügt sich nun die Kohlenstoffmenge, die der Mensch maximal freisetzen kann oder die er mit grosser Wahrscheinlichkeit noch freisetzt in dieses Langfristbild, das eine Zeitspanne von hunderten bis tausenden Jahren umfasst? Nimmt man das Kapitel Long-term Climate Change:
    Projections, Commitments and Irreversibility
    des fünften Sachstandsberichts des IPCC als Massstab, so erreicht der anthropogene Strahlungsantrieb im Szenario RCP 6.0 im Jahre 2100 ein Maximum von etwas mehr als 5 Watt pro Quadratmeter (das würde wohl zu 4-5°C-Temperaturanstieg passen) und sinkt dann sehr langsam wieder ab. Leider geht die Graphik in diesem Bericht nur bis zum Jahre 2300. Halbiert sich die atmosphärische CO2-Konzentration aber durch natürliche Prozesse in 1000 bis 2000 Jahren (was gemäss Literatur eine vernünftige Annahme ist) und nimmt dementsprechend auch die Temperatur wieder ab, so ist dieser Zeitraum von wenigen Jahrtausenden trotz allem zuwenig lang, als dass der Meeresspiegel den Gleichgewichtsspiegel erreichen könnte. Über den Daumen gepeilt wird der Meeresspiegel infolge der Treibhausgas- und der damit verbundenen Temperaturerhöhung in den nächsten Jahrtausenden nicht mehr als 5 bis 10 Meter ansteigen. Für viele Küstenstädte und auch für viele Länder dürften mehr als 5 Meter Meeresspiegelanstieg allerdings eine äusserst grosse Herausforderung sein. Wir dürfen allerdings nicht vergessen, dass
    1) in tausend und mehr Jahren die technischen Möglichkeiten sehr viel grösser als heute sein können
    2) durch biogene oder technische Abscheidung von CO2 der atmosphärische CO2-Spiegel sogar gesenkt werden kann. Heute wäre ein solches Unterfangen noch zu teuer und zu ambitioniert. Doch in 50 bis 100 Jahren kann das anders aussehen.

    Die entscheidende Frage für die Mitigation ist natürlich: Wieviel Meeresspiegelanstieg kann der Mensch verhindern, indem er möglichst schnell die CO2-Emissionen vollständig einstellt (ohne aktive Verminderung des atmosphärischen CO2-Spiegels)? Wieder über den Daumen gepeilt dürften 2 Meter Meeresspiegelanstieg bereits im System eingespeist sein. Doch der Unterschied zwischen 2 m und 5 m Meeresspiegelanstieg ist für Städte wie Shanghai oder Länder wie Bangladesh wohl ein sehr grosser. So gesehen wäre das eine starke Motivation für die baldige Reduktion der Treibhausgasemissionen.

  3. sie sind also allen ernstes der Meinung, dass die der letzten Jahre beobachten Prozesse rund um teils km starke Eismassen, auf das seit ein paar Dekaden um wenige W/m² erhöhte IR Forcing zurück zu führen sind?

      • Sehr geehrter Herr Levermann,

        im Artikel oben steht eindeutig:

        …“sehr klar darauf hindeuten, dass der Westantarktische Eisschild bereits gekippt ist. Wir haben damit eine neue Ära eingeleitet, das Zeitalter des unwiderruflichen Klimawandels.“

        Also ich halte solche Aussagen für weit polemischer, als meine Frage. Sie etwa nicht?

        • Dass der Westantarktische Eisschild gekippt ist, hat nichts mit Polemik zu tun, sondern ist eine valide wissenschaftliche Feststellung.

          By the way: Das „um wenige W/m² erhöhte IR Forcing“ hat die Eigenschaft, sich zu summieren. Der zusätzliche Eintrag an Wärmeenergie in die Ozeane beläuft sich in den letzten 30 Jahren auf ca. 10×17^22 Joule.

          • Herr Koehrer,
            nein, IR Strahlung wird vom obersten mm Wasseroberfläche praktisch zu 100% absorbiert, solare Strahlung dringt etliche dekameter weit ein. Die Insolation hat sich seit der LIA deutlich erhöht, wahrscheinlich hat der Wärmegehalt der Ozeane deshalb signifikant zugenommen, weniger wegen dem minimal verringerten Strahlungsfluss durch die vom IR Forcing etwas erwärmte „Haut“. Übrigens ergibt die ganze zusätzliche Energie bestenfalls ein paar 1/100K Erwärmung über die ersten 700m Ozeanvolumen. Damit „kippen“ sie erst mal gar nichts.
            Das die Eisschelfe der Westantarktis „gekippt“ wären, ist vielleicht Ansicht weniger Forscher, welche mit gewissen Annahmen Klimamodelle laufen lassen und von deren Ergebnissen sehr überzeugt sind, vielleicht zu sehr. Es handelt sich aber sicher nicht um eine valide Erkenntnis, wie sie es schreiben, denn solche sind in der Klimatologie generell mehr als nur vage.

        • @Trägkeit,
          „Übrigens ergibt die ganze zusätzliche Energie bestenfalls ein paar 1/100K Erwärmung über die ersten 700m Ozeanvolumen. Damit „kippen“ sie erst mal gar nichts.“

          Sie haben den Beitrag gar nicht gelesen, geschweige denn verstanden stimmts?

          „Die Insolation hat sich seit der LIA deutlich erhöht“
          Ha Ha köstlich.
          Alles klar, Ihren Fahrenhold, sollten Sie zum Altpapier geben. Der ist aber sowas von widerlegt.

          • Anders Levermann

            Bitte bleiben Sie sachlich, sonst werde ich das nicht freischalten. Auch wenn Sie natürlich recht haben, dass man seine Klimainformationen vielleicht nicht von Herrn Vahrenhold beziehen sollte. Anders Levermann

          • @alex trägkeit
            Ich nehme an, Sie haben meine Joule-Angabe im ersten Post nicht umgesetzt. 17×10^22 Joule entsprechen dem Energieausstoß von 4 Hiroshima-Bomben pro Sekunde über den Zeitraum der letzten 30 Jahre. Wohlgemerkt: Es handelt sich hierbei um den zusätzlichen Energieeintrag. Diese Wärmemenge vermischt sich durch Strömungen, Wellen und Wind mit dem Ozean und hat zur Erwärmung von knapp 0,6 °C für die oberste 100-Meter-Schicht beigetragen (linearer Trend von 1955 bis 2010). Aber auch manche Tiefseeregionen sind von den 0,01 Grad Ihrer Angabe weit entfernt. Siehe hier:

            http://www.awi.de/de/aktuelles_und_presse/pressemitteilungen/detail/item/awi_longterm_data_reveal_increase_of_temperature_in_the_deep_greenland_see/?cHash=7925eab8a269b42f4d54bcec1617c805

            In dem Zusammenhang ist auch die Tatsache erwähnenswert, dass die gesamte Wärmespeicherkapazität der irdischen Atmosphäre umgerechnet auf den Ozean einer Wasserschicht von lediglich 1,8 Meter entsprechen würde.

            Zu Ihrer anderen Aussage, dass.die Veränderungen in der Antarktis die Ansicht von wenigen Forschern sei. Zu diesem Thema werden jedoch seit Jahren Beobachtungen und Studien veröffentlicht. Inzwischen existieren viele Dutzend, wenn nicht Hunderte von Untersuchungen. Hier ein Beispiel aus dem Jahr 2006:

            http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-4614-2006-04-20.html

            Außerdem wäre zu sagen, dass die neuesten Forschungen, die dieser Artikel behandelt, wenig mit Klimamodellen zu tun hat, sondern in bisher kaum gekannten Umfang zahlreiche Messungen der letzten vierzig Jahre berücksichtigt, insbesondere auch die Satellitendaten der Jahre 1992 bis 2011. Ich würde das auf jeden Fall als valide bezeichen (zumal es meines Wissens keinerlei reputable Quellen gibt, die diesen Ergebnissen widersprechen).

  4. bekanntlich ist es doch so, dass eine Eisbedeckung die Abkühlung der darunter liegenden Wassermassen stark behindert. Die antarktische Meereisbedeckung hat über die letzten Jahrzehnte etwas zugenommen. Dadurch hat sich auch das Wasser im zirkumpolaren Strom minimal erwärmt, wahrscheinlich…
    Beides ist schnell wieder umkehrbar und ich erkennen keinen Sinn, heute Gelder in Studien zu stecken, die höchst fragwürdige Simulationen der Zukunft in tausenden Jahren zeigen.
    Ist es denn nicht eher so, dass wir heute Beobachtungen machen, welche ihre Ursache Jahrhunderte zurück liegend finden? Zumindest, wenn wir von den verdammt trägen Eismassen der Antarktis sprechen?

    • Die Studien sind sicher sinnvoll, führen sie doch langfristig zu einem besseren Verständnis der Kryosphäre – selbst wenn sich herausstellen sollte, dass dîe Vorgänge reversibel sind.
      Zudem könnte es ja auch sein, dass die Antarktis an anderer Stelle Eis gewinnt und die Desintegration des westantarktischen Eisschilds einfach zu einer Umkonfiguration der Antarktis führt.
      Ihre Annahme, die Ursachen der beginnenden Desintegration des westantarktischen Eisschildes lägen Jahrhunderte zurück, ist eine Annahme und da sie keine Studie dazu gemacht haben viel spekulativer als die Studie selbst.

      • Anders Levermann

        Vielen Dank für die Einschätzung. Ich teile die meisten Ihrer Kommentare, aber die Prozesse sind nicht reversibel. Zumindest nicht auf Zeitskalen, die unsere Gesellschaft der nächsten 1000 Jahre betreffen. Sie kennen vielleicht unsere Studie zum „sea-level commitment“ (Levermann et al. 2013, PNAS). Wenn es wärmer wird, wird auch die Antarktis weniger Eis halten. Das ist recht wahrscheinlich auch wenn es dort mehr schneien wird. Was wir aber jetzt in der West Antarktis sehen ist nicht reversibel, weil es ein sich selbst erhaltender Rückgang ist. Der Meeresspiegel wird von jetzt ab nie mehr aufhören zu steigen. Zumindest nicht für die nächsten 200-300 Jahre. Wir können aber noch entscheiden bis zu welchem Niveau er steigt und wie schnell. Anders Levermann

        • Ein genereller, globaler Rückgang der Eisschilde bei steigender Temperatur scheint mir plausibel. Im Prinzip müsste es ein vergangenes Klima geben mit ähnlichen Verhältnissen und ähnlichem Trend wie heute, das würde einem möglicherweise zusätzliche Hinweise auf den weiteren Verlauf geben. Interessanterweise scheint sich die Eisbedeckung der Antartkis in der Eem-Warmzeit (etwas wärmer als heute) kaum von der heutigen zu unterscheiden. Eine vollkommen abgeschmolzene Westantarktis scheint es in den zurückliegenden Warmzeiten nicht gegen zu haben. Dies aber erwartet uns aber jetzt.

          • Während der Eem-Warmzeit war es deswegen auf der Nordhalbkugel so warm, weil die Exzentrizität der Erdbahn so groß war und sich die Erde im Nordhalbkugel-Sommer im Perihel befand. Der CO2-Gehalt war ja damals „nur“ um 280ppm. Daß das auf die Eisbedeckung der Antarktis kaum Einfluß hatte, klingt für mich plausibel. In der Mitte der Holstein-Warmzeit. (vor 335 tsd a) waren auch ähnliche Erdorbitalparameter wirksam bei nicht ganz so großer Bahnexzentrizität wie im Eem.
            Ähnliche Erdorbitalparameter wie heute herrschten vor 420.000, vor 380.000, dann lange nicht und vor 45.000 Jahren (warum war da eigentlich Eiszeit ?). Wie das Klima vor 420 bzw. 380 ka war, weiß ich nicht. Ja, das ganze ist ziemlich interessant !

          • Die Eem-Warmzeit ist mit dem Holozän nur bedingt vergleichbar, was vermutlich an einer anderen Überlappung der Milankovic-Zyklen liegen dürfte. Erstens war das Eem mit einer Dauer von ca. 11.000 Jahren relativ kurz, und zum anderen kam es im Verlauf dieser Warmzeit zu erheblichen Temperaturschwankungen, die zum Teil deutlich, aber kurzfristig über den heutigen Werten lagen. Einige Indizien sprechen dafür, dass Dansgaard-Oschger-Ereignisse (lokale Erwärmungsphasen mit einem Anstieg von 8 °C innerhalb von nur 10 Jahren) auch während des Eem stattfanden.

            Im Gegensatz dazu präsentierte sich das Holozän bisher als Insel der Stabiltät, mit Temperaturschwankungen von nicht mehr als plus/minus 1 °C. Zudem deutet vieles darauf hin, dass diese Klimastabilität (auch ohne den Faktor anthropogene Erwärmung) noch einige zehntausend Jahre Bestand haben wird und somit die Dauer des Eem um einiges übetrifft.

            Unter diesen Aspekten habe ich eher den Verdacht oder besser: die Befürchtung, dass wir auf Verhältnisse zusteuern, die denen im Pliozän entsprechen.

  5. Die beiden Studien die Westantarktis betreffend werden auch im aktuellen Economist besprochen. Der Economist berichtet regelmässig über wichtige Klimastudien und bewertet ihre Konsequenzen. Im Artikel Collapse or catastrophe? liest man als letzten Satz: „But they also predict that this will not start to happen for at least another 200 years—and perhaps much longer than that. Bad news, then, but not quite a collapse—or at least, not on human timescales.“
    Ich bin trotz der langen Zeiträume überzeugt: Wenn sich die Erkenntnis, dass auch die Antarktis über lange Zeiträume grosse Mengen an Eis verliert, im öffentlichen Bewusstsein niederschlägt, dann wird sich der Fokus viel stärker auf die Folgen des Meeresspiegelanstiegs richten und in vielen Küstengegenden werden die Verantwortlichen viel konkreter als heute nach möglichen Antworten suchen.

    • Anders Levermann

      Ich glaube es wäre besser zu sagen, dass wir die Zeitskalen nicht gut einschätzen und modellieren können. Ich glaube die Aussage des Economist „this will not start to happen for at least 200 years“ spiegelt eine Sicherheit wieder, die wir einfach nicht haben.

  6. Hallo zusammen,
    Mich würden die Hintergründe zur Bengtsson- Geschichte aus der Sicht des PIK-Teams sehr interessieren. Der Spiegel schreibt ja ziemlich eifrig davon.

  7. Warum wird in solchen Studien und den folgenden Analysen meist verschwiegen, dass der Rückzugsprozess bereits seit 20.000 Jahren (LGM) kontinuierlich fortschreitet? Das ist wenig zweckdienlich.
    Vor 15 Jahren erschien eine Studie, welche ebendieses fortschreitende Unterhöhlen des Eisschildes am Beispiel Ross-Schelf zum Thema hatte:
    http://www.sciencemag.org/content/286/5438/280.abstract
    „Current grounding-line retreat may reflect ongoing ice recession that has been under way since the early Holocene. If so, the WAIS could continue to retreat even in the absence of further external forcing. “
    Das heißt schlicht nichts anderes, als dass dieser natürliche Prozess weiter voranschreitet, auch ohne den Einfluss des CO2.
    Wenn man jetzt den Effekt als „gekippt“ betrachtet, dann sollte man auch soweit gehen zu sagen, dass ein Eintreten einer Interglazialen grundsätzlich die Existenz dieses Kipppunkts inkludiert.

    Final stellt sich für mich die Frage: Wieviel Anteil hat also das AGW am besagten Prozess tatsächlich? Ursächlich ist dieses mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit nicht, da anzunehmen ist, dass der Ursprung selbst Jahrtausende zurückliegt – allenfalls ist es ein verstärkender Faktor.

    • Anders Levermann

      Wie unten erwähnt erhöht die Erwärmung der Erde das Risiko des Kippens. Auch wie oben erwähnt ist es nicht klar, ob das derzeitige Kippen vom Menschen verursacht wurde. Anders Levermann

  8. @Alex Trägkeit 16. Mai 2014 16:29:

    „Übrigens ergibt die ganze zusätzliche Energie bestenfalls ein paar 1/100K Erwärmung über die ersten 700m Ozeanvolumen.“

    Mich erstaunen solche Behauptungen immer wieder, die sich mit Physik Grundlagenwissen aus dem Abitur wiederlegen lassen und doch immer wieder geäußert werden.
    Lt IPCC (Seite 12):
    http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf

    Beträgt das geschätzte Forcing 2,29W / m², 700 m Wasseriefe sind 700000 Liter Wasser, also ca. 700000 kg Wasser, bei 4,1869 kJ/(kg*K) Wärmekapazität erwartet man bei dieser Leistung eine Erwärmung von 0,86°C in 30 Jahren. Und zwar im Weltweiten Mittel. Nicht nur „ein paar 1/100K Erwärmung“.

    • leider blieben meine Antworten dazu bislang zensiert, sie jedoch haben das Privileg, mich mit Physik Grundlagen aus Abi & Co beschimpfen zu dürfen.
      Egal, vielleicht funktioniert es ja jetzt. Wie im Link weiter oben (Koehrer, AWI) steht, handelt es sich bei der sg. Grönlandsee um wenige 1/10K was auf das gesamt Volumen aber nur 1/10 davon ergibt.
      Die Zweifel an Physikgrundlagen können sie sich selbst zuschreiben, denn es ist selbstverständlich so, dass das IR Forcing nicht auf die 700m Wassersäule (Volumen) wirken kann. Würde, wie sie rechnen, dieses Forcing bis 700m Tiefe in wenigen Dekaden knapp 0,9K Erwärmung bewirken, dann würde die Oberfläche heute beinahe kochen. Übrigens haben sie auch die Abstrahlung mit T hoch 4 vergessen und vergleichen sie einfach mal die Wärmekapazitäten von der Troposphäre und den Ozeanen…
      MfG

      • @Alex Trägheit.
        „Wie im Link weiter oben (Koehrer, AWI) steht, handelt es sich bei der sg. Grönlandsee um wenige 1/10K“. Im Link steht 0,3 °C in 30 Jahren für Wassertiefen von mehr als 2000m. Ist ja naheliegend, dass da im Mittel ein Gradient entsteht bei dem die tieferen Schichten sich langsamer erwärmen als die höheren Schichten.

        „was auf das gesamt Volumen aber nur 1/10 davon ergibt.“ Wieso sollte sich der Rest nicht ebenfalls erwärmen?

        „Würde, wie sie rechnen, dieses Forcing bis 700m Tiefe in wenigen Dekaden knapp 0,9K Erwärmung bewirken, dann würde die Oberfläche heute beinahe kochen. „. Komisch, meine Heizungsanlage schafft 60 Grad warmes Wasser ohne Umwälzpumpe in ein paar Minuten in die Wohnung, nennt man Konvektion… aber Sie meinen wohl, im Meer bewegt sich das Wasser nicht? Im ewigen Eis mag das ja näherungsweise stimmen, im Meer aber nicht. Man denke nur mal an die gigantischen Energiemengen, die der Golfstrom über hunderte von Kilometern bewegt.

        „Übrigens haben sie auch die Abstrahlung mit T hoch 4 vergessen“, eigentlich nicht, bei einer Erwärmung von nur 0,8 Grad war mir klar, dass es nicht notwendig ist, sie zu beachten, bei einer Durchschnittstemperatur auf der Erde von ca. 15°C ergibt die Berücksichtigung der Abstrahlung eine Verringerung des Forcings von 1,1%:

        (15+273,15)^4 / (15+273,15+0,8)^4 = 0,9889

        Oh, vielleicht ist das Meerwasser im Mittel kühler, bei 5°C sind es 1,15%, auch nicht bedeutsam… Mein Physik-Professor hat mal zu so einem Einwand gesagt: „Merken Sie was, der kennt ein Fremdwort“.

        „vergleichen sie einfach mal die Wärmekapazitäten von der Troposphäre und den Ozeanen“: Mein Einwand richtete sich gegen Ihre Behauptung: „die ganze zusätzliche Energie bestenfalls ein paar 1/100K Erwärmung über die ersten 700m Ozeanvolumen“. Und man kann eben leicht sehen, das das nicht stimmt. Ich habe sehr wohl mit der Wärmekapazität von Wasser gerechnet, nicht mit der der Luft.

        • also ich komme bei 3000m Schichtdicke und 16hoch 22 J auf 0,04K Erwärmung. Vielleicht rechnen sie nochmals nach.
          Abgesehen davon bin ich überzeugt, dass ein Großteil der Speicherung von Wärme in den Ozeanen auf das „Allzeithoch“ (seit zumindest tausenden Jahren) der solaren Aktivität zwischen ca. 1950 und heute (Mittel) zurück zu führen ist. Sonnenstrahlung dringt weit in die Ozeane ein und kann diese somit direkt erwärmen. IR Strahlung über eine erhöhte DWLR wird von obersten mm vollständig absorbiert und rasch an die Umgebung abgegeben. Es ändert sich zwar der Energiefluss von tieferen Schichten Richtung Oberfläche und Atmosphäre, aber damit kann man die xx hoch 22J nicht erklären. Wie genau diese Werte sind, steht auch in den Sternen. Wenn jemand die Unsicherheiten bestens kennt, dann dieser Herr:
          http://uppsalainitiativet.blogspot.se/2014/05/guest-post-by-lennart-bengtsson-my-view.html

          • Anders Levermann

            Ich werde hiermit diese Diskussion abbrechen, weil sie zu weit vom Thema weggeführt ist. Es wird sich sicher eine weitere Gelegenheit bieten. Herr Trägheit, die Erwärmung des Planeten aufgrund von erhöhtem Kohlendioxid und Methangehalt in der Atmospäre, folgt aus sehr fundamentalen physikalischen Gesetzen. Man braucht eigentlich nur die Quantenphysik (mit Schwarzkörperstrahlung und Absorptionspektren) und die Thermodynamik, um die Grundlagen zu verstehen. Es steht nicht mehr zur Debatte ob der vom Menschen erhöhte Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre die Temperature des Planeten erhöht. Anders Levermann

  9. Den Wirkungsmechanismus, warum die Meere wärmer werden (sollten), verstehe ich noch nicht so ganz.
    Für mich bedeutet das Summen-Forcing aller bisher bekannten Treibhausgase von nunmehr aktuell 2,3 W/m2, daß die Wärmeabgabe der Ozeane an die Atmosphäre gebremst ist. Die Ozeane heizen sich nach wie vor mit der Strahlungsleistung der Sonne (1,3 KW/m2, deutlich reduziert natürlich je nach Einfallswinkel, Wolken, Abschwächungseffekte der Atmosphäre etc.) Ich meine, dieser Energieeintrag der Sonne bleibt immer gleich, egal ob 400ppm oder 800ppm CO2 in der Atmosphäre sind, aber die Ozeane geben die eingespeicherte Energie halt nicht mehr so leicht her.

  10. …“einmal angestoßene Prozesse können nicht mehr aufgehalten werden.“

    Das verstehe ich nicht ganz. Wir kennen ua. Klimarekonstruktionen bis zu 800ka zurück, Eisbohrkerne aus der Antarktis. Wenn ich mich nicht irre, schätzt man den antarktischen Beitrag zu den Meeresspiegelanstiegen über die Jahrtausende langen Interglaziale auf 1-4m. Die Insolation betrug mehrmals über die antarktischen Sommermonate dutzende W/m² mehr als heute od. anderer Epochen und die T Schwankungen zwischen Glazial und IG betrugen im antarktischen Mittel mind. 5-10°C usw.
    Dennoch hat sich die Eismasse nur um wenige % geändert, wenn man berücksichtigt, dass ein vollständiges Schmelzen um die 70m MSL Anstieg bedeuten.
    Heute aber scheint es, haben wir eine Klimaveränderung eingeleitet, welche die über Jahrhunderttausende recht stabile Antarktis zum „Kippen“ bringt. Schlimmer, es soll nicht reversibel sein, es geht erstmals in der Klimageschichte nur noch in eine Richtung!?

    • Anders Levermann

      Irreversible heißt hier, dass der Mensch es nicht rückgängig machen kann in dem man z.B. einfach die Temperatur zurück auf das Vorindustrielle dreht. Ich glaube es ist schon verständlich was mit irreversible gemeint ist hier, aber wenn das Ihnen nicht klar war, dann hilft vielleicht diese Erklärung.

  11. Hallo Herr Levermann,
    Ich schaetze Ihre Arbeit sehr. Allerdings fand ich auf der kalte Sonne-Webseite eine Diskussion Ihres Antarktis-Papers, die mich nachdenklich machte:
    http://www.kaltesonne.de/?p=18419
    Koennten Sie mir evtl. kurz erlaeutern, weshalb die Meeresspiegelrate so gering ausfaellt. Vielleicht haette dies erwaehnt werden sollen. Und: Sollten Milankovic-Zyklen in diesen Zeitrauemen nicht in der Tat dominieren? Zudem gibt es in der Ostantarktis offenbar noch wirklich keinen Hinweis auf ein Abschmelzen. Danke im voraus fuer Ihre Antwort.
    Frank Schneider

    • Hallo Herr Schneider, ich bin kein Klimaexperte, sondern Ökonom, der strategische Entscheidungen zu treffen hat. Frage an Sie: Von Herrn Levermann gibt es direkt über Ihrem Kommentar einen Hinweis auf gewisse quantenphysikalische Grundlagen – werden die von Ihnen bezweifelt? Über die Homepage des „Kiepenheuer Instituts für Sonnenphysik“ der Universität Freiburg bekomme ich unter den Stichworten „Klimawandel Sonne“ zum Einfluss der Sonne auf das Klima ziemlich überzeugende Antworten. Das sind Fachwissenschaftler, die mit rational-nachvollziehbaren Methoden arbeiten, die sich auch jederzeit einer Diskussion stellen. Warum soll ich mich da noch mit irgendwelchen Hypothesen eines Buches herumschlagen, bei dem bereits schon der Titel von mangelndem Verständnis der Materie zeugt? Jürgen Bucher

  12. wie „warm“ ist denn dieses Wasser, welches in hunderten Metern Tiefe um die Antarktis die Gletscher antauen lässt? Um wie viel wärmer, als vor Dekaden und / oder um wie viel (geschätzt) kälter als über die wärmsten Jahrhunderte des Eem?

    MfG

    Dr. Fritz Hörsching

  13. Bin auch nur interessierter Laie, aber beim groben Blick auf den „Kalte-Sonne“-Artikel fällt mir doch einiges auf:
    Das antarktische Meereis, auf dem diese Leute so gern herumreiten, ist mit höchstens einigen Metern Dicke (also kaum ein Tausendstel der des Inlandeises!) für die Massenbilanz herzlich belanglos. Die derzeitige Ausdehnung ist offenbar ein Spezialeffekt im Bereich der zirkumantarktischen Konvergenz. Ebenso ist der Verweis auf den Schneefall allenfalls die halbe Wahrheit (und damit schlimmer als eine Lüge). Eine Badewanne wird auch nicht voll, wenn ich den Hahn weiter aufdrehe, aber der Abfluß offen bleibt. Mehr Schneefall kann sogar Zeichen für eine Erwärmung sein! Mehr Wärme –> mehr Luftfeuchtigkeit –> mehr Niederschlag, das ist nicht gerade neu. Auch daß sich im Verlaufe von Jahrtausenden die Milankovi´c-Zyklen bemerkbar machen, ist keine welterschütternde Neuigkeit. Daß sie in einer Studie mit ganz anderer Thematik nicht auftauchen, verwundert nicht. Der Verweis auf Satellitenmessungen der Temperatur gehört auch zum Standardrepertoire der Leugnerszene, ohne sich darum zu kümmern, was die Satelliten eigentlich messen, nämlich nicht die bodennahe Temperatur, sondern die der höheren Troposphärenschichten. Da gibt es allerdings kein Eis, das abschmelzen könnte. Die angebliche Behauptung von „Miles et al.“, daß „Gletscher der Ostantarktis an Masse zunahmen“, ist dem Zitat jedenfalls nicht zu entnehmen. Dort ist nur von einem Vorrücken oder Zurückschreiten der Eisfront die Rede. Das ist nicht dasselbe wie eine Massenbilanz. Über die Studie von Boening et al. kann ich nichts sagen, aber die Einschränkung auf „Ostantarktis“ und den Zeitraum „von 2009 bis 2011“ klingt doch sehr nach dem altbekannten Rosinenpicken. Kurz und schlecht: Das alles ist nicht gerade überzeugend, und nachdenken tue ich lieber über anderes.

  14. Pingback: Westantarktis überschreitet den Kipppunkt › KlimaLounge › SciLogs - Wissenschaftsblogs

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