Untersuchungen zur Schelfeis-Ozean Wechselwirkung sowie zur Sensitivität antarktischer Schelfeissysteme unter variablen Klimabedingungen mittels numerischer Modellstudien

Etwa die Hälfte des antarktischen Kontinentalschelfs ist durch Schelfeise bedeckt, die durch ihre Wechselwirkung mit dem Ozean eine besondere Rolle im globalen Klimasystem einnehmen. Zum einen stellen Schelfeise die Auslaßgebiete des Eisschildes dar. Durch ihre seitliche Ankopplung an das Festland und durch teilweises Aufliegen auf dem Untergrund üben Schelfeise einen stabilisierenden Einfluß auf den Eisschild aus und tragen zur Kontrolle des Inlandeisstandes bei. Eine Erhöhung des basalen Schmelzens kann zur Verringerung dieser stabilisierenden Einflüsse und zu einem vermehrten Eisabfluß führen. Auf der anderen Seite stellt die Wechselwirkung mit dem Ozean durch Schmelz- und Anfrierprozesse eine Quelle für Wärme und Salztransporte dar, die zur Bildung und Veränderung der Schelfwassermassen in großem Maße beiträgt.
Im Rahmen eines auf drei Jahre angelegten Forschungsprojektes werden die großräumige Bedeutung der im Schelfeis-Ozean-System ablaufenden Austauschprozesse und Wechselwirkungen anhand von Simulationsrechnungen untersucht und sensitive Parameter und Gebiete diagnostiziert. Hierfür wurden die bisher getrennt voneinander eingesetzten Komponenten dynamisches Schelfeismodell und dreidimensionales Ozeanmodell zu einem gekoppelten Modellsystem zusammengefaßt und für ein idealisiertes Schelfeis/Ozean-System mit vereinfachter Geometrie angewendet. Auf dieses Weise konnte gezeigt werden, daß Schelfeise sehr empfindlich auf veränderte Schmelz- und Anfrierraten an der Eiskörperbasis reagieren und das gekoppelte System sich sukzessiv auf die gegenseitigen Veränderungen einstellt. Im weiteren Projektverlauf sollen Studien für reale Schelfeisgebiete der Antarktis im Hinblick auf sich verändernde Klimarandbedingungen wie z.B. Atmosphären- oder Ozeanerwärmung durchgeführt werden.
Um insbesondere glaziale Entwicklungen von Schelfeiskörpern detailliert simulieren zu können, wurden darüber hinaus umfangreiche Teststudien realisiert, um vor allem grundlegende Prozesse vollständig beschreiben zu können: das stellenweise Gründen oder Aufschwimmen des Eiskörpers, die Migration der Aufsetzline zum Inland sowie das Kalben an der Eisfront. Desweiteren sind Kriterien für eisdynamisch signifikante Einflußfaktoren (z.B. das Auftreten von Bruch- und Spaltenstrukturen) in ihrer Auswirkung auf das Fließverhalten des Eiskörper erarbeitet worden, die nun eine erheblich genauere Beschreibung des Fließregimes von Schelfeiskörpern ermöglichen.
In Kooperation mit dem Institut für Navigation der Universität Stuttgart wurden ein aus ERS-SAR-Bilddaten interferometrisch abgeleitetes Fließgeschwindigkeitsfeld für das westantarktische Filchner Schelfeis mit entsprechenden Ergebnissen einer numerischen Schelfeismodellierung verglichen und ein einheitliches Bild der Eisdynamik abgeleitet. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen soll eine direkte methodische Vernetzung dieser beiden unabhängigen Verfahren (SAR-Interfoerometrie und Schelfeismodellierung) entwickelt werden.

Drittmittelgeber:

bmb+f, DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. Manfred Lange, Dr. Klaus Grosfeld, Dipl.-Geophys. Henner Sandhäger, Dipl.-Phys.'in Katharina Saheicha

Veröffentlichungen:

Gerdes, R., J. Determann, K. Grosfeld: Ocean circulation beneath Filchner-Ronne Ice Shelf from three-dimensional model results, Journal of Geophysical Research, 104(C7), 15, 827-15, 842, 1999.

Grosfeld, K., H. Sandhäger, M.A. Lange: First results of a 3-dimensional coupled dynamic ice shelf-ocean model, Poster presentation at the 25. General Assembly of the European Geophysical Union, Nice, 2000.

Sandhäger, H., N. Blindow: Ice-sheet geometry in western Neuschwabenland, Antarctica, Polarforschung, 67(1/2), 77-86, 1997(printed 2000).

sandhäger, H., N. Blindow: Surface elevation, ice thickness, and subglacial-bedrock topography of Ekström Ice Shelf (Antarctica) and its catchment area, Annals of Glaciology, 30, 61-68, 2000.

Schmidt, J., K.-H. Thiel, H. Sandhäger: Large scale interferometry over Filchner-Ronne Ice Shelf, Proceedings of the FRINGE'99 WORKSHOP, 10.-12.09.1999, Liège, Belgium, 1999

Müller, U., H. Sandhäger, J. Sievers, N. Blindow: Glacio-kinematic analysis of ERS1/2 SAR data of the Antarctic ice shelf Ekströmisen and the adjoinig inland ice sheet, Polarforschung, 67(1/2), 15-26, 1997(printed 2000).