Gletscherschwund in Antarctica

Die Energie- und Klimawochenschau: Von planetaren Wellen, wissenschaftlicher Neugier und betagten, aber aktuellen Gewissheiten

In den USA ist die Kältewelle vorerst abgeebbt und in der Region um Los Angeles werden für die nächsten Tage sogar Temperaturen bis zu 30 Grad Celsius sowie extreme Waldbrandgefahr erwartet, doch der Winter hat ja gerade erst begonnen. Hierzulande hat er sich ja ganz im Gegensatz zu den USA noch nicht einmal so recht blicken lassen, abgesehen vielleicht von den Höhenlagen. Geradezu mild, wenn auch nicht wirklich gemütlich fällt in weiten Teilen Europas die kalte Jahreszeit bisher aus.

Anderswo klagt man derweil über Kälte, zum Beispiel im indischen Mumbai, wo das Thermometer auf 13,6 Grad Celsius absackte. Derlei Wintertemperaturen mögen einem Mitteleuropäer eher kuschelig erscheinen, aber der verfügt ja auch im Gegensatz zum durchschnittlichen Bewohner der indischen Hafenmetropole über eine Heizung und ausreichende Winterkleidung.

Woran sich prächtig diskutieren ließe, dass Begriffe wie Wärme vor allem auch in verschiedenerlei Hinsicht subjektiver Natur sind und die Bewertung physikalischer Größen - Wärme ist im Gegensatz zur Kälte eine solche - auch immer in ihrem Kontext zu geschehen hat.

Meteorologen und Klimatologen interessiert aber meistens - sofern sie nicht Anwendungsbezogen wie Agrar- oder medizinische Meteorologen arbeiten - zunächst etwas anderes: Sie wollen besagte Größen vor allem zunächst einmal in Zeit und Raum erfassen, Ereignisse beschreiben, um sodann die Zusammenhänge verstehen zu können.

So haben sich denn die Wetterfrösche vom Deutschen Wetterdienste wegen des großen öffentlichen Interesses einmal die Mühe gemacht, etwas genauer zu beschreiben, was es eigentlich mit dieser nordamerikanischen Kältewelle auf sich hatte.

Demnach hatte es schon im Dezember eine relativ stabile Lage in den höheren Breiten der Nordhalbkugel gegeben, die die Wärme ganz ungewöhnlich verteilte. Das veranschaulicht die zweite Abbildung ganz gut, die die Anomalien, das heißt, die Abweichung der über den Dezember gemittelten Temperatur vom langjährigen Mittelwert wiedergibt. Gemessen daran war schon der Dezember über zentralen Teilen Kanadas viel zu kalt, in Europa und mehr noch in Nordasien hingegen viel zu warm (wobei das natürlich relativ zu verstehen ist).

Frost bis an die Golfküste herunter: Der bisher kälteste Januartag für die kontinentale USA, Mittwoch, der 7.1. (Ortszeit). Dargestellt ist die Minimumtemperatur in dem erwähnten Zeitraum. Die Farbstufen sind in Fünf-Grad-Schritten. Weiß ist der Bereich von 0 bis -5 Grad Celsius. Nur die Pazifikküste und der Süden Floridas blieben vom Frost verschont.

Anfang Januar strömte dann die kalte Polarluft an der Westseite eines Hochdruckgebiets in den Mittleren Westen und den Osten der USA bis hinab zum Golf von Mexiko. Selbst im Norden Mexikos rutschte das Thermometer zeitweise auf unter 0 Grad. Hinzu kam ein Tiefdruckgebiet, dass die Ostküste gen Nordosten zog und reichlich Schnee und in den Neuenglandstaaten auch gefrierenden Regen brachte. Zuletzt hatte es einen vergleichbaren landesweiten Kälteeinbruch 1994 gegeben. An zahlreichen Orten wurden Temperatur-Negativrekorde unterboten.

Tiefdruckgebiete bewegen sich in den gemäßigten Breiten entlang der sogenannten Polarfront rund um die Nord- und übrigens auch die Südhalbkugel. An dieser natürlichen diffusen Grenze zwischen wärmerer und kälterer Luft entwickelt sich in der Höhe ein Band starker Winde, der sogenannte Jet Stream, der von West nach Ost bläst. Mehr oder weniger, denn oft mäandriert er stark von Süd nach Nord und wieder nach Süd.

Die Meteorologen sprechen von planetaren Wellen. Diese bewegen sich in der Regel ebenfalls von Ost nach West, aber manchmal können sie auch längere Zeit mehr oder weniger an einem Ort verharren. Eben das ist in den letzten Wochen zeitweise geschehen, und hinzu kam noch ein besonders weites Ausholen einer dieser Wellen über dem nordamerikanischen Kontinent.

Dieses Verhalten des Jet Streams, manchmal auch Polar-Jet genannt, könnte mit Klimaveränderungen zusammen hängen, muss es aber nicht unbedingt. Jennifer Francis vom Institut für Marine- und Küstenwissenschaften der Rutgers University in New Jersey, USA, oder Vladimir Semenov vom Kieler Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung haben in ihren Arbeiten darauf hingewiesen, dass eine Abschwächung des Temperaturgegensatz zwischen Nord und Süd auf der Nordhalbkugel zu einem solchen Verhalten der prägnanten und wichtigen Luftströmung sorgen sollte.

Die Zuordnung einzelner Ereignisse zu einem allgemeinen Trend ist weiterhin schwierig

Doch das heißt nicht unbedingt, dass die Ursache für das Wetter der letzten Wochen tatsächlich dort zu suchen ist. Francis zeigt sich diesbezüglich vorsichtig. Die Zuordnung einzelner Ereignisse zu einem allgemeinen Trend ist in Meteorologie und Klimawissenschaften nach wie vor eine schwierige Geschichte.

Die betrachtete Kältewelle steht nicht im Widerspruch zur globalen Erwärmung. Auch in einer sich global erwärmenden Atmosphäre treten regional immer wieder extreme Kälteereignisse auf. In der Wissenschaft wird derzeit verstärkt ein möglicher Zusammenhang zwischen Klimaänderungen und dem Auftreten extremer Wetterereignisse erforscht. Dabei geht es vor allem auch darum, wie sich die zurückgehende Meereisbedeckung in der Arktis auswirkt. Dazu gibt es mehrere Theorien, die aber noch in der Diskussion stehen. Für eine fundierte wissenschaftliche Aussage ist es daher derzeit zu früh.

Deutscher Wetterdienst

Das ist halt das Spannende an den Naturwissenschaften: Ihr Gegenstand ist derart komplex, dass die menschliche Neugier selten an ihre Grenzen stößt. Was natürlich nicht heißt, dass wir noch nicht genug wüssten, um die drohenden Gefahren abschätzen zu können und Vorsorge zu treffen. Im Grunde genommen kann, wer will, das Wesentliche bereits im Abschlussbericht der 1987 vom damals noch westdeutschen Bundestag eingerichteten Enquete-Kommission "Schutz der Erdatmosphäre" nachlesen.

Nur bei den vielen Details des Klimasystems lernen wir halt immer noch dazu, unter anderem auch deshalb, weil es inzwischen mehr Satelliten, Messbojen etc., bessere Instrumente und viel mehr Wissen über die Aufbereitung der vielen Daten gibt als noch in den 1980er Jahren, als sich im Mainstream der Klimawissenschaften eine Ahnung von den drohenden Gefahren durchzusetzen begann. Zu jener Zeit gab es zum Beispiel weder Daten, mit denen man den Zustand der Ozeane - zum Beispiel die von ihnen gespeicherte Wärmeenergie - auch nur halbwegs sicher abschätzen konnte, um Veränderungen verfolgen zu können, noch ausreichende Messungen der Massenbilanzen der großen Eisschilde auf Grönland oder in der Antarktis.

Seit langem bekannt

Letzteres ist wichtig um deren Reaktionen auf Klimaveränderungen beurteilen zu können und damit zu beurteilen, wie sehr sie in Zukunft den globalen Meeresspiegel beeinflussen werden. Dazu gleich mehr. Zuvor noch ein Beispiel für die Gefahren, die vom steigenden Meeresspiegel drohen, wie sie schon 1992 in einem der Berichte der besagten Enquete-Kommission beschrieben wurden:

Bei einem Anstieg um 50 Zentimeter würde das Salzwasser des Meeres so weit in die Mündung des Delawares in den USA dringen, dass es erhebliche Konsequenzen für die Trinkwasserversorgung der Millionenstadt Philadelphia hätte. Mit anderen Worten: Das bisher genutzte Flusswasser würde versalzen, so wie es vielen Trinkwasserreservoirs von Küstenmetropolen und flachen Inseln droht.

Eine noch nicht abschätzbare Gefährdung der Grund- und Oberflächengewässer geht auch von Deponien im zukünftigen Überschwemmungsbereich und Schadstoffakkumulationen in den Sedimenten der Delta und Ästuare stark verschmutzter Flüsse aus. Durch die Veränderungen der Sedimentationsbedingungen und das Eindringen von Salzwasser können giftige Stoffe mobilisiert werden. Die Folgen können zum heutigen Zeitpunkt nicht abgeschätzt werden. Das Gefahrenpotential dieser 'chemischen Zeitbombe' ist jedoch angesichts der zum Teil hochtoxischen Kontaminationen erheblich.

Enquete-Kommission "Schutz der Erdatmosphäre", 1992

Destabilisierung der Gletscher

So weit der kleine Ausflug in die Vergangenheit. Die Abschätzungen des Ausmaßes und Tempos des drohenden Meeresspiegelanstiegs sind seit dem deutlich genauer geworden, aber Unsicherheiten verbleiben vor allem in Bezug auf die Antarktis. Nachdem der Eiskontinent lange für recht stabil gehalten wurde und viele ihm sogar zutrauten, er würde in einem wärmeren Klima gar Eis aufgrund vermehrter Niederschläge zusätzlich akkumulieren, häufen sich in den letzten Jahren Studien, die in eine andere, weniger beruhigende Richtung weisen.

Pine-Island-Gletscher oben im Bild. Bild: ESA

Eine weitere dieser Art ist dieser Tage in Nature Climate Change erschienen. Eine internationale Gruppe von Forschern hat den Pineridge-Island-Gletscher in der Westantarktis untersucht, der sich in den südlichen Pazifik ergießt (siehe Karte). Dieser Gletscher ist in letzter Zeit durch spektakuläre Abbrüche aufgefallen. Außerdem weiß man bereits, dass er in den letzten 40 Jahren Masse verloren hat und dass sich dieser Prozess offensichtlich beschleunigt. Er gilt derzeit als der antarktische Gletscher mit dem größtem Beitrag zum Meeresspiegelanstieg, wie die Autoren unter Berufung auf frühere Untersuchungen schreiben.

Die Gletscher an beiden Polen fließen durch ihr Eigengewicht in Richtung Meer, wo ihre Enden, die Gletscherzungen, auf dem Meer schwimmen. Dort kalben sie, das heißt es brechen immer wieder kleinere oder größere Eismassen ab, was in Grönland einen erheblichen Teil des Eisverlusts ausmacht. In der Antarktis kommt allerdings noch hinzu, dass die Eiszungen durch relativ warmes Wasser von unten abgetaut werden. Und zwar in zunehmendem Maße.

Profil durch die Westantarktis. Der Pineridge-Island-Gletscher ergießt sich ins Amundson-Meer, liegt also am linken Ende des Profils. Bild: CC-BY-SA-3.0

Das hat unter anderem zur Folge, dass die Grundlinien dieser Gletscher, das heißt die Linie, ab der sie aufschwimmen, ins Inland wandern. Bei den Gletschern der Westantarktis kommt die Besonderheit hinzu, dass sie auf Felsen lagern, die größten Teils unter dem Meeresspiegel liegen. Insbesondere der Pine-Ridge-Gletscher liegt regelrecht in einer Wanne. Das heißt, der Felssockel, auf dem er ruht, steigt zum Meer an und fällt dann wieder ab.

Derzeit bewegt sich die Grundlinie auf diesen Grad zu und wird ihn demnächst überschreiten. Für die neue Studie wurden nun die bekannten Parameter des Gletschers und der Topografie des Untergrunds in ein Computermodell eingespeist, um das künftige Verhalten abzuschätzen. Das Ergebnis war, dass sich der Massenverlust vermutlich beschleunigen wird. In den Jahren 1992 bis 2011 betrug er durchschnittlich 20 Milliarden Tonnen pro Jahr. In den kommenden Jahren, so das Ergebnis der Simulation, wird sich diese Rate auf jährlich 100 Milliarden Tonnen und mehr beschleunigen. Das entspräche für die nächsten 20 Jahre einem Beitrag von 3,5 bis 10 Millimeter zum Meeresspiegelanstieg allein durch den Pineridge-Island-Gletscher.

Diese Simulationen müssen natürlich in der Zukunft weiter mit den Beobachtungen abgeglichen werden. Andererseits sind ihre Ergebnisse auch nicht gerade überraschend. Man kann sich leicht vorstellen, dass die Eismassen destabilisiert werden, wenn das Meerwasser erst einmal in die Niederungen unter dem Eis eindringt. Immerhin gibt es einige Hinweise darauf, dass der westantarktische Eisschild in früheren Warmzeiten nahezu vollständig zusammengebrochen ist, was einen um mehrere Meter höheren Meeresspiegel zur Folge hatte. (Wolfgang Pomrehn)