Polarforschung
Klimasensitivität der Eiskappe von King George Island, Antarktis - Numerische Simulation ihrer
Dynamik und Mächtigkeitsentwicklung mit einem 3D-Fließmodell
Im Rahmen einer auf drei Jahre angelegten und seit April 2002 laufenden Forschungsprojektes wird die
Eiskappe von King George Island (KGI), Südshetland Inseln, Antarktis untersucht. Diese lässt sich
im wesentlichen als ein temperierter (mittlere Eistemperatur knapp unter 0°C) und stellenweise mehr als 300
m mächtiger Eiskörper beschreiben. Aufgrund der Lage von KGI in der subantarktischen Klimazone
und als Folge des vorherrschenden maritimen Klimas mit einer Jahresmitteltemperatur von -2,4°C kann die
Eiskappe als höchst sensitiv gegenüber sich ändernden Klimabedingungen eingestuft
werden.
Im Südsommer 1997/98 wurden im Rahmen einer Expedition von Mitgliedern des Instituts
für Geophysik umfangreiche Feldmessungen durchgeführt. Dabei wurden die
Eiskörpergeometrie des westlichen Teils der Eiskappe von KGI quantitativ erfasst. Die dabei gewonnenen
Datensätze dienen nun als Basis für Untersuchungen mit einem numerischen 3D-Fließmodell.
Dieses liefert die Eisdynamik der Eiskappe, also die Fließgeschwindigkeiten, die Spannungs- sowie die
Temperaturverteilung im Eiskörper.
Das am Institut entwickelte numerische Fließmodell ist bislang ausschließlich für kaltes Eis
genutzt worden (mittlere Eistemperatur weit unter 0°C). Die adäquate Behandlung des
gewählten Untersuchungsgebiets erfordert spezielle Anpassungen hinsichtlich der Verteilung der
Eisdichte sowie der Geometrie der Eisfront. Zudem zeigen Feldmessungen eine nicht vernachlässigbare
Menge Wasser innerhalb des Eiskörpers, was einen entscheidenden Einfluss auf dessen
Fließverhalten (Rheologie) hat. Auch dies muss im numerischen Modell entsprechend berücksichtigt
werden. Das modifizierte, auf die Bedingungen einer polythermalen Eiskappe angepasste 3D-Fließmodell
wird für die Untersuchungen auf KGI eingesetzt.
Im Rahmen einer Sensitivitätsstudie sind die verschiedenen Modifikationen im Hinblick auf ihre
jeweiligen Auswirkungen auf das diagnostische Fließgeschwindigkeitsfeld untersucht worden. Somit
können Aussagen über die Wichtigkeit der einzelnen Modifikationen getroffen werden, die
für eine zeitabhängige Modellierung genutzt werden sollen.
Während des Südsommers 2004/05 sollen im Rahmen einer Messkampagne auf KGI
Fließgeschwindigkeiten und die Oberflächentopographie im für die numerischen
Untersuchungen relevanten Gebiet durchgeführt werden. Diese dienen im weiteren Verlauf des Projekts
zum einen der Validierung der diagnostischen Modellläufe und zum anderen als Grundlage für
zeitabhängige Studien. Im Anschluss hieran ist das weitere Ziel die Durchführung von
zeitabhängigen Läufen auf Grundlage von verschiedenen Klimaszenarien, um evtl.
Veränderungen der Eiskappe als Folge globaler Klimaveränderungen abschätzen zu
können.
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Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
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