Folgen der globalen Erwärmung in der Antarktis

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Karte der Südhalbkugel

Eine Satellitenaufnahme der Antarktis.

Die Folgen der globalen Erwärmung in der Antarktis unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von denen in anderen Klimazonen auf der Erde, und es treten teils unerwartete Effekte auf.^[1] Die Antarktis hat sich im Gegensatz zu allen anderen größeren Weltregionen im 19. und 20. Jahrhundert insgesamt kaum erwärmt.^[2] Betrachtet man die Entwicklung der Temperatur seit 1957, zeigt sich eine beträchtliche Erwärmung im westlichen und ein erkennbarer Temperaturanstieg im sehr viel größeren östlichen Teil der Antarktis.^[3]

Besonderheiten der Antarktis in Bezug auf die globale Erwärmung

Die Antarktis ist ein von Ozeanen umgebener Kontinent, im Gegensatz zur Arktis, die ein von Kontinenten umgebener Ozean ist. Wasser hat eine sehr hohe Wärmekapazität und erwärmt sich daher erheblich langsamer als Gestein; so hat eine Schicht aus den ersten drei Meter Wasser der Weltmeere dieselbe Wärmekapazität wie die gesamte Erdatmosphäre^[4]. Die Durchmischung der Ozeane ist auf der Nordhemisphäre eine andere als auf der Südhalbkugel.^[5] Im Nordpolarmeer um Grönland sinkt warmes Oberflächenwasser ab, während die antarktischen Gewässer von einem Aufstieg kalten Tiefenwassers geprägt sind.^[6] Über den für die Vereisung der Antarktis verantwortlichen Antarktischen Zirkumpolarstrom findet ein ständiger Energietransport statt (ca.140 Mio m³ Wasser pro Sekunde).

Da die antarktischen, katabatischen Winde ablandige Winde sind, können erwärmte Luftmassen aus angrenzenden Regionen das antarktische Festland nur schwer erreichen. Der Antarktische Kontinent ist mit durchschnittlich 2500m Höhe der höchstgelegene Kontinent der Erde und ist auch aus diesem Grund mit durchschnittlich -55°C erheblich kälter als die Arktis.^[7]

Die Dicke der auf Landflächen gelegenen Eismassen in der Antarktis beträgt bis zu 5 Kilometer, die Eisdicke der Arktis, die mit Ausnahme des Grönlandeises aus Meereis besteht, liegt zwischen mehreren Zentimetern und maximal 5 Metern.^[8]

Wie von Klimamodellen korrekt vorhergesagt, ist auf der Südhalbkugel der Erde eine bedeutend geringere Erwärmung als auf der Nordhalbkugel zu verzeichnen.^[9]

Temperaturentwicklung

Entwicklung der Oberflächentemperatur in der Antarktis zwischen 1957 und 2006 nach Daten der NASA. Die vor allem in der Westantarktis deutliche Erwärmung steht im Kontrast zu einer nur leichten Temperaturerhöhung im Ostteil.

Ein frühes Klimamodell sagte über einen Simulationsverlauf von 50 Jahren zunächst eine leichte Abkühlung des antarktischen Ozeans, gefolgt von einer Erwärmung voraus.^[4] Im Jahr 2007 konnte diese Abkühlung messtechnisch gefunden werden.^[10][11] Jedoch schon im Jahr 2011 überwog die deutliche und weiträumige Erwärmung.^[12]

Das Wissen über die Entwicklung der Temperatur in der Antarktis ist mit einigen Unsicherheiten behaftet, die vor allem aus der geringen Dichte an Messstationen und ihrer relativ späten Inbetriebnahme herrühren. Im Lauf des 19. und 20. Jahrhunderts erwärmte sich die Antarktis nur um geschätzte 0,2°C.^[2] Einer 2009 veröffentlichten Analyse zufolge, in der die Temperaturveränderung seit 1957 berechnet wird, hat sich der westliche Teil der Antarktis beträchtlich und der östliche Teil in geringerem Ausmaß erwärmt (siehe Bild rechts).^[3]

Die westantarktische Halbinsel ist diejenige Region, die sich seit den 1950er Jahren am stärksten aufheizte. Auf Höhe der Wernadski-Station lag der Anstieg in dieser Zeit bei 0,56°C pro Jahrzehnt im Jahresmittel, und sogar bei 1,09°C während der Wintermonate. Das Innere des Kontinents kühlte sich dem gegenüber ab, speziell während des Herbstes. Die Entwicklung an den Küsten war wechselhaft, teilweise gab es leichte Abkühlung oder Erwärmung beziehungsweise keine Veränderung.^[13][14]

Im Verlauf der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts konnten folgende Temperaturtrends gemittelt über die Fläche vom 60. bis 90. Breitengrad gefunden werden: Die Wintertemperaturen stiegen um 0,776°C an, was im Einklang mit der Theorie der Treibhauseffekts den größten Anstieg markiert. Die Frühlingstemperaturen stiegen um 0,405°C an; die geringsten Unterschiede fanden sich bei den Sommer- und Herbsttemperaturen, die lediglich um 0,193°C bzw. 0,179°C anstiegen. Daneben wurde entdeckt, dass sich die statistisch signifikante Erwärmung auf die Antarktischen Halbinsel und eine kleine Region an der Ostküste des Kontinents begrenzt. Temperatur-Trends des übrigen Kontinents waren statistisch nicht signifikant.^[15]

Die nur geringe Erwärmung seit 1957 beziehungsweise die leichte Abkühlung seit Ende der 1960er Jahre bis heute über dem Antarktischen Festlandsockel wird gegenwärtig auf zwei Faktoren zurückgeführt, nämlich einerseits zunehmende Winde um die Antarktis sowie das Ozonloch.^[16] Dessen Ausdehnung über der Antarktis erreichte im Jahr 2006 mit einer Fläche von 27,45 Millionen Quadratkilometern einen neuen Rekord. Strahlungs-Absorption durch Ozon ist die Ursache für die Erwärmung der Stratosphäre, so dass das Ozonloch zu einer Abkühlung der Stratosphäre geführt hat. Der zweite Grund ist die Verstärkung der südlichen Westwindzone, die näher an den Südpol heranrückte. Durch den Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit sank der Luftdruck innerhalb des Rings - also in der Antarktis, was zu einer adiabatischen Abkühlung der Antarktis führte.^[17]

Eismasse

Die erste vollständige Schwerkraft-Analyse über den gesamten antarktischen Eisschild zeigte, dass im Beobachtungszeitraum zwischen April 2002 und August 2005 der jährliche Verlust an Eismasse durchschnittlich 152 (± 80) km³ betrug. Dabei geht der Massenverlust praktisch vollständig auf das Konto des Westantarktischen Eisschildes, der um jährlich 148 ± 21 km³ abnahm, wohingegen die östliche Antarktis keinen eindeutigen Trend aufwies (0 ± 56 km³).^[18] Die Messungen sind auch aufgrund des kurzen Zeitraumes sowie der Methoden noch unsicher. Zwischen 1992 und 2003 kam es in der Antarktis nach einer anderen Studie, die knapp drei Viertel des Kontinents einbezog, zu einem Zuwachs an Eismasse über 27 ± 29 km³.^[19] 2007 wurde der Stand der Forschung mit der groben Abschätzung zusammengefasst, dass die Westantarktis gegenwärtig wohl etwa 50 km³ an Masse verliere, während der östliche Teil grob 25 km³ hinzugewinne.^[20]

Bei den Niederschlägen lässt sich zwar eine erhebliche Variabilität, jedoch kein eindeutiger Trend feststellen. Wird der gesamte Kontinent betrachtet, besteht wenigstens seit den 1950er-Jahren keine dauerhafte und signifikante Veränderung des Schneefalls. Zwischen 1985 und 1994 war besonders im Innern der Antarktis die Niederschlagsmenge gestiegen, während sie in den Küstengebieten teilweise abgenommen hatte. Dieser Trend kehrte sich dann praktisch exakt um, so dass zwischen 1995 und 2004 bis auf drei exponierte Regionen fast überall weniger Schnee fiel, stellenweise bis zu 25 %.^[21]

In einer im Jahr 2007 erschienenen Studie berichten Forscher der NASA, dass sich Gebiete, in denen ein Schmelzen zu beobachten ist, im Verlauf der letzten 20 Jahre zunehmend sowohl weiter ins Landesinnere wie auch in größere Höhen hin erstrecken.^[22] Eine Studie aus dem Jahr 2011 untersuchte den Massenverlust der Arktis und Antarktis und fand heraus, dass im Zeitraum zwischen 1992 und 2009 in der Antarktis jedes Jahr 14,5 Milliarden Tonnen mehr Eis schmolz als im Jahr zuvor.^[23]

Gletscher

Die weltweite Gletscherschmelze findet auch in der Antarktis statt. Der Pine-Island-Gletscher im Westen der Antarktis, der in die Amundsen-See fließt, verdünnte sich von 1992 bis 1996 um 3,5 ± 0,9 m pro Jahr und hat sich im gleichen Zeitraum um etwa 5 km zurückgezogen.^[24] Auch der benachbarte Thwaites Gletscher verliert an Masse und Länge.^[25] Und auch am Dakshin Gangotri-Gletscher lässt sich ein Rückgang beobachten: Zwischen 1983 und 2002 zog er sich pro Jahr durchschnittlich um 0,7 m zurück. Auf der Antarktischen Halbinsel, dem einzigen Teil der Antarktis, der über den südlichen Polarkreis hinausragt, befinden sich hunderte zurückgehende Gletscher. Eine Studie untersuchte 244 Gletscher der Halbinsel. 212 oder 87 % der Gletscher gingen zurück und zwar im Durchschnitt um insgesamt 600 m von 1953 bis 2003. Am stärksten zog sich der Sjogren Gletscher mit etwa 13 km seit 1953 zurück. 32 der untersuchten Gletscher wuchsen. Das durchschnittliche Wachstum betrug 300 m pro Gletscher und ist damit deutlich geringer als der massive beobachtete Rückgang.^[26]

Meereis und Eisschelfe

Die Entwicklung des September-Maximums bis einschließlich 2009...

...und des Minimums bis einschließlich März 2010 zeigen das leichte, aber statistisch nicht signifikante Anwachsen des antarktischen Meereises im Sommer an.

Während in den 1970er Jahren ein deutlicher Verlust der von Meereis bedeckte Fläche feststellbar war, nahm diese in den letzten Jahren wieder zu.^[1] Daneben hat sich auch die geographische Verteilung geändert. Während die Meereisbedeckung in der Westantarktis zurückging, nahm sie in der Ostantarktis zu, wobei das Ausmaß der Zu- und Abnahme die Höhe des Gesamttrends bei weitem übersteigt. Wissenschaftler stellten jedoch fest, dass der Verlust an Festlandeis dessen Zunahme geringfügig übersteigt.^[20]

In den nördlichen Regionen der Westantarktischen Halbhinsel findet die stärkste Erwärmung der Region statt,^[15] was im Jahr 2002 zum Zusammenbruch des Larsen B-Schelfs führte. Das gesamte Larsen-Schelfeis besteht aus drei einzelnen Schelfen, die verschiedene Bereiche an der Küste bedecken. Diese werden (von Nord nach Süd) Larsen A, Larsen B und Larsen C genannt. Larsen A ist der kleinste und Larsen C der größte der Schelfe. Larsen A hatte sich bereits im Januar 1995 aufgelöst, Larsen C ist derzeit anscheinend stabil. Die Auflösung des Larsen-B-Schelfs wurde zwischen dem 31. Januar und dem 7. März 2002 festgestellt, an dem er mit einer Eisplatte von 3.250 Quadratkilometer Fläche endgültig abbrach. Bis zu diesem Zeitpunkt war Larsen B während des gesamten Holozäns für über 10.000 Jahre stabil. Demgegenüber bestand der Larsen-A-Schelf erst seit 4.000 Jahren.^[27] Als Folge davon fließt nun das hinter dem Schelf befindliche Landeis beschleunigt ins Meer ab.^[28]

Im Jahr 1993 sagte Prof. David Vaughan von der British Antarctic Survey (BAS), dass der nördliche Teil des Wilkins-Schildes wahrscheinlich innerhalb der nächsten 30 Jahre schmelzen wird, wenn sich der Temperaturanstieg der Antarktischen Halbinsel weiter mit gleicher Rate fortsetzt. In der Zeit zwischen Februar und Juli 2008 brach das Eisschelf großräumig auf und Prof. Vaughan korrigierte seine Vorhersage: Seine Schätzung sei zu konservativ gewesen, die Ereignisse liefen schneller ab als er angenommen hatte. Anhand der am 7. Juli 2008 aufgenommenen Bilder schätzte Dr. Matthias Braun vom Center for Remote Sensing of Land Surfaces der Universität Bonn, dass die von dem Abbruch betroffene Eisfläche ca. 1350 km² groß sei, was etwa der Hälfte der Fläche des Großherzogtums Luxemburg entspricht.^[29]

Künftige Entwicklung

Die inländische Jahresdurchschnittstemperatur in der Antarktis liegt bei -55°C. Daher ist auch bei einer starken Erwärmung kein vollständiges Abschmelzen der Landeismassen zu erwarten. Während die Arktis vor 3 Mio. Jahren zuletzt komplett eisfrei war, war die Antarktis zuletzt vor über 35 Mio. Jahren eisfrei. Für den Fall, die Konzentration der Treibhausgase weiter ansteigt und das Verbot der FCKWs das Ozonloch künftig verkleinert, geht man auch für die Antarktis von einer weiteren Erwärmung aus.^[30] Ein Klimamodell, das den Einfluss der globalen Erwärmung auf die Meereisbedeckung über einen Zeitraum von 100 Jahren simulierte, zeigte in der Arktis einen Rückgang um 60%, in der Antarktis jedoch nur um 10%.^[31]

Klimatologen warnen davor, dass Eisschilde auf die globale Erwärmung mit zunehmender Schmelze reagieren könnten. Diese würde zu einem stärkeren Meeresspiegelanstieg führen als bisher angenommen, zumal die klimatische Entwicklung in der Antarktis offensichtlich nicht linear verläuft.^[32]

Weblinks

• British Antarctic Survey: Climate change (englisch)
• The Cryosphere today
• NSIDC Antarctic Glaciological Data Center (AGDC)
• Realclimate.org: Antarctica is cold

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} pewclimate.org: Current Understanding of Antarctic Climate Change, Factsheet, Herbst 2007 (englisch)
2. ↑ ^{a b} Schneider, D. P., E. J. Steig, T. D. van Ommen, D. A. Dixon, P. A. Mayewski, J. M. Jones, and C. M. Bitz (2006): Antarctic temperatures over the past two centuries from ice cores, in: Geophysical Research Letters, 33, L16707, doi:10.1029/2006GL027057
3. ↑ ^{a b} Steig, Eric J.; Schneider, David P.; Rutherford, Scott D. et al. (2009): Warming of the Antarctic ice-sheet surface since the 1957 International Geophysical Year. In: Nature, Vol. 457, S. 459-462, 22. Januar 2009, doi:10.1038/nature07669. Siehe auch NASA: Satellites Confirm Half-Century of West Antarctic Warming vom 21. Januar 2009
4. ↑ ^{a b} K. Bryan, S. Manabe, and M.J. Spelman (1988). "Interhemispheric Asymmetry in the Transient Response of a Coupled Ocean-Atmosphere Model to a CO₂ Forcing." J. Physical Oceanography '18': 851-67 online
5. ↑ Barnett, T. P., D. W. Pierce, K. M. AchutaRao, P. J. Gleckler, B. D. Santer, J. M. Gregory, and W. M. Washington. 2005. Penetration of human-induced warming into the world's oceans. Science 309:284-287
6. ↑ New Data on Deep Sea Turbulence Shed Light on Vertical Mixing, Artikel auf der Website der Wodshole Oceanic Institution WHOI
7. ↑ aloha-antarctica.de
8. ↑ Alfred Wegener Institut für Polar- und meeresforschung Wie dick ist das Eis in der Arktis, wie dick in der Antarktis
9. ↑ Gillett, N., and D.W.J. Thompson. 2003. Simulation of Recent Southern Hemisphere Climate Change. In: Science, Vol. 302, S. 273-275, doi:10.1126/science.1087440 (PDF)
10. ↑ Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung: Die Tiefsee der Antarktis wird kälter - Polarstern hat erste Antarktissaison im Internationalen Polarjahr erfolgreich abgeschlossen, Pressemitteilung vom 21. April 2008. Siehe online
11. ↑ Spiegel Online: Tiefsee der Antarktis wird kälter vom 21. April 2008
12. ↑ Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung: Forschungsschiff Polarstern kehrt aus der Antarktis zurück
13. ↑ Turner, John, Steve R. Colwell, Gareth J. Marshall et al. (2005): Antarctic Climate Change During the Last 50 Years. In: International Journal of Climatology, Vol. 25, S. 279-294, doi:10.1002/joc.1130 (PDF)
14. ↑ die tageszeitung: Auch am Südpol wird es wärmer vom 30. Januar 2009
15. ↑ ^{a b} Chapman, W.L. und J.E. Walsh (2007): A synthesis of Antarctic Temperatures. In: Journal of Climate, Vol. 20, S. 4096-4117, doi:10.1175/JCLI4236.1 (PDF)
16. ↑ Shindell, Drew T.; Schmidt, Gavin A. (2004): Southern Hemisphere climate response to ozone changes and greenhouse gas increases. In: Geophysical Research Letters, 31, L18209, doi:10.1029/2004GL020724
17. ↑ Thompson, David W. J. ; Solomon, Susan (2002): Interpretation of Recent Southern Hemisphere Climate Change. In: Science, Vol. 296, No. 5569, S. 895 - 899, doi:10.1126/science.1069270
18. ↑ Velicogna, Isabella und John Wahr (2006): Measurements of Time-Variable Gravity Show Mass Loss in Antarctica, in: Science, Vol. 311, No. 5768, S. 1754-1756, doi:10.1126/science.1123785
19. ↑ Wingham, D.J.; Shepherd, A.; Muir, A; Marshall, G.J. (2006): Mass balance of the Antarctic ice sheet. In: Philosophical Transactions of the Roal Society A, Vol. 364, S. 1627–1635, doi:10.1098/rsta.2006.1792 (PDF)
20. ↑ ^{a b} Shepherd, A., and D. Wingham (2007): Recent sea level contributions of the Antarctic and Greenland ice sheets. In: Science, Vol. 315, S. 1529-1532, doi:10.1126/science.1136776.
21. ↑ Monaghan, Andrew J., David H. Bromwich, Ryan L. Fogt et al. (2006): Insignificant Change in Antarctic Snowfall Since the International Geophysical Year, in: Science, Vol. 313, Nr. 5788, S. 827–831, doi:10.1126/science.1128243.
22. ↑ NASA Researchers Find Snowmelt in Antarctica Creeping Inland
23. ↑ Melting ice sheets becoming largest contributor to sea level rise, AGU release no 11-09, 8. März 2001 online
24. ↑ E.J. Rignot (1998): Fast Recession of a West Antarctic Glacier, in: Science, Vol. 281, S. 549–551, 24. Juli, online
25. ↑ E.J. Rignot (2001): Evidence for rapid retreat and mass loss of Thwaites Glacier, West Antarctica, in: Journal of Glaciology, Vol. 47, S. 213–222, März, online
26. ↑ A.J. Cook, A.J.Fox, D.G. Vaughan, J.G. Ferrigno (2005): Retreating Glacier Fronts on the Antarctic Peninsula over the Past Half-Century, in: Science, Vol. 308., S. 541–544, 22. April, online
27. ↑ E. Domack, D. Duran, A. Leventer, S. Ishman, S. Doane, S. McCallum, D. Amblas, J. Ring, R. Gilbert, M. Prentice (2005): Stability of the Larsen B ice shelf on the Antarctic Peninsula during the Holocene epoch, in: Nature, Vol. 436, S. 681–685, 7. Juni, online
28. ↑ Scambos, T.A., J.A. Bohlander, C.A. Shuman, and P. Skvarca (2004): Glacier acceleration and thinning after ice shelf collapse in the Larsen B embayment, Antarctica. In: Geophysical Research Letters, Vol. 31, L18402, doi:10.1029/2004GL020670
29. ↑ Wilkins Ice Shelf hanging by its last thread. European Space Agency (10. Juli 2008). Abgerufen am 8. August 2008.
30. ↑ Shindell, D.T. und G.A. Schmidt (2004): Southern Hemisphere climate response to ozone changes and greenhouse gas increases. In: Geophysical Research Letters, Vol. 31, L18209, doi:10.1029/2004GL020724
31. ↑ CLAIRE L. PARKINSON(2004). Southern Ocean sea ice and its wider linkages: insights revealed from models and observations. Antarctic Science, 16, pp 387-400 doi:10.1017/S0954102004002214 [1]
32. ↑ Alley, R.B., P.U. Clark, P. Huybrechts und I. Joughin (2005): Ice-sheet and sea-level changes. In: Science, Vol. 310, S. 456-460, doi:10.1126/science.1114613