Fachbereich 11 - Physik
Institut für Geophysik
Polarforschung

Untersuchungen zur Schelfeis-Ozean Wechselwirkung sowie zur Sensitivität an Antarktischer Schelfeis-
sowie Inlandeisbereiche unter variablen Klimabedingungen mittels numerischer Modellstudien

Schelfeisgebiete nehmen etwa die Hälfte der Antarktischen Küstenlinie ein und bilden die Schnittstelle zwischen dem Antarktischen Eisschild und dem polaren Ozean. Etwa 70% des globalen Süßwasservorkommens sind in der festen Eiskappe der Antarktis gespeichert, von wo das Eis sukzessiv über die Schelfeisgebiete dem Ozean zugeführt wird. Durch Kalbungsvorgänge an der Schelfeiskante sowie Schmelzen an der Schelfeisbasis tragen die Eismassen so zur Süßwasserbilanz und Wassermassenbildung/-modifikation des polaren Ozeans bei. Aktuelle Ereignisse im Bereich der Antarktischen Halbinsel (Zerfall des Larsen B Schelfeises im Frühjahr 2002) bestätigen, dass gerade die Schelfeisgebiete gegenüber Klimaveränderungen sehr sensitiv reagieren und somit als Klimaindikatoren für Wandel und Vulnerabilität angesehen werden können. Viele antarktische Schelfeissysteme sind durch eine charakteristische Verteilung unterschiedlicher Bruchstrukturen im Eiskörper gekennzeichnet, deren Entstehung mit den Spannungsverhältnissen im Eis zusammenhängt. Vor allem Scherzonen und deren Relikte, die aus ihren Entstehungsgebieten verschleppt werden, aber dennoch aktiv geblieben sind, haben einen signifikanten Einfluss auf das Fließregime von Schelfeiskörpern. Deren Effekt auf die großräumige Eisdynamik - dieser besteht vor allem in einer Entkopplung zweier benachbarter Eiskörperregionen - wurde im bestehenden zeitabhängigen Schelfeismodell implementiert. Dazugehörige Sensitivitätsuntersuchungen sowie die Optimierung des bestehenden dreidimensionalen Ozeanmodells erfolgten zunächst anhand idealisierter Schelfeis-Ozean-Systeme mit vereinfachten Geometrien. Insbesondere die Reaktion auf veränderte Randbedingungen (erhöhte Oberflächenakkumulation, Erwärmung des Ozeans) unter Anwendung des gekoppelten Schelfeis-Ozean-Modells wurde ebenfalls zunächst an idealisierten Systemen untersucht und zeigt die Sensitivität des gekoppelten Systems auf klimabedingte Änderungen. Neben dem Filchner-Ronne-Schelfeis, dessen Fließregime durch eine Vielzahl von Bruchstrukturen bestimmt wird, stellt das Larsen Schelfeis ein weiteres Hauptuntersuchungsgebiet dar. Untersuchungen mit dem gekoppelten Schelfeis-Ozean-Modell ergeben, dass der Zerfall von Larsen B merkliche Auswirkungen auf die Tiefen- und Bodenwasserbildung hat. Weiterhin hat sich ergeben, dass ein leichter Anstieg der Ozeantemperatur nur eine relative geringe Reaktion des Schelfeises zur Folge hat und somit als Ursache für den Zerfall wahrscheinlich ausscheidet.So lassen sich eine Reihe glazialer Veränderungen mit der im Bereich der Antarktischen Halbinsel nachgewiesenen regionalen Erwärmung in Zusammenhang bringen. Deren Einfluss auf King George Island, das in der subpolaren Klimazone liegt und somit als höchst sensitiv gegenüber sich ändernden Klimabedingungen eingestuft wird, soll in einem weiteren Projekt durch prognostische Modellstudien der Eismächtigkeitsentwicklung und Dynamik für verschiedene mögliche Klimaszenarien untersucht werden. Dazu ist in einem ersten Schritt das bestehende Modell dahingehend erweitert worden, dass auch temperiertes Eis, wie es aufgrund der herrschenden Klimabedingungen in der Eiskappe vorliegt, zu erfassen ist.

Drittmittelgeber:

Bmb+f, DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

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

Veröffentlichungen:

Grosfeld, K., M. Schröder, E. Fahrbach, R. Gerdes, A. Mackensen, How iceberg calving changes the hydrography and circulation in the Filchner Ice Shelf/Ocean System, J. Geophys. Res. 106(C5), 9039-9055, 2001

Grosfeld, K., H. Sandhäger, M.A. Lange, Sensitivity of a coupled ice shelf-ocean system to changed oceanographic boundary conditions, Filchner-Ronne-Ice-Shelf-Report, 15, 2003

Saheicha, K., H. Sandhäger, M.A. Lange, Modelling the flow regime of Filchner Ice Shelf, Filchner-Ronne-Ice-Shelf-Report, 15, 2003