Welche Rolle spielt die elastische Verformung am 79°N Gletscher?

Diese Woche haben unsere GROCE-Kollegen aus Teilprojekt 2 in Nature Communications Earth and Environment einen neuen spannenden Forschungsartikel voller überraschender Erkenntnisse veröffentlicht: "Elastische Verformung spielt eine nicht zu vernachlässigende Rolle in Grönlands Austrittsgletscherfluss".

Was war die Kernfrage, die diese Untersuchung inspiriert hat?

Aus der Antarktis war bekannt, dass die Geschwindigkeit einiger Eisströme bis zu 80 km im Inland durch die Gezeiten beeinflusst sind. Sie wollten untersuchen, ob das am 79°N Gletscher (79NG) auch stattfindet und den Mechanismus der dazu führt verstehen. 

12. November 2021

Welche Methoden habt Ihr eingesetzt?

Die wesentliche Methode ist eine viskoelastische Simulation – das bedeutet, man modelliert das Gletschereis nicht nur als viskoses Fluid, sondern auch mit seinen elastischen Eigenschaften, die besonders auf kurzen Zeitskalen wie Gezeiten, wichtig sind. Das Ganzes wird noch dadurch verkompliziert, dass das Eis über den Untergrund gleitet und subglaziales Wasser als Schmiermittel fungiert. Dieses subglaziale Wasser steht in Verbindung mit dem Ozean und ist daher auch von den Gezeiten beeinflusst. Insgesamt haben wir drei unterschiedliche Modelle betrieben, um diese komplexe Wechselwirkung zu simulieren.  

Was ist das Spannende an den Ergebnissen? 

Für die Feldglaziologen im Team war sicherlich die Tatsache, dass die Simulation so gut zu den Beobachtungsdaten passt, der spannendste Teil. Für die Modellierer im Team war das Spannendste eher, die Möglichkeit mit diesem Modellsystem im Detail zu untersuchen, welcher Prozess sich wie auf die Bewegung auswirkt. So haben wir erkannt, dass Gezeiten nur so weit ins Inland hinein wirken können, wie es das subglaziale System zulässt – dessen hydraulische Eigenschaften können sich nicht schnell genug ändern, um das Signal noch weiter ins Inland eindringen zu lassen. 

Auch bei der Frage danach an welchen Stellen der Anteil der elastischen Materialeigenschaften besonders hoch ist, gab es interessante neue Ergebnisse. Sogar dort, wo das Gezeitensignal gar nicht mehr hinkommt, gibt es elastische Effekte! Das kommt daher, dass durch Hügel und Berge am Boden die Spannungen geändert werden und mit der hohen Fließgeschwindigkeit der Gletscher am Rand der Eisschilde bildet sich dann eine elastische Komponente aus. Das war ein Aha-Moment und der nächste Gedanke war, wie kann man das auf das gesamte grönländische Eisschild übertragen? Dazu haben wir noch mal eine Simulation durchgeführt, diesmal für ganz Grönland und festgestellt, dass der Bereich, in dem die elastische Komponente hoch ist, mit den Spaltenfeldern zusammenpasst. Also genau das, was man auch erwarten würde, denn Spalten sind ja die Eigenschaften eines Festkörpers und kommen aus den elastischen Spannungen.  

Was bedeutet das für die Zukunft? 

Normalerweise versucht man immer das System so weit wie möglich zu vereinfachen, wenn man Simulationen durchführt. Wir sind hier einen anderen Weg gegangen und haben versucht die Komplexität des Systems soweit es ging abzubilden. Das war ein irrer Ritt, aber er hat uns auch ermöglicht viele Zusammenhänge zu erkennen. ‚Mache die Dinge so einfach wie möglich – aber nicht einfacher.‘ sagte schon Einstein und diese Studie ist dafür ein gutes Beispiel. Wenn man bedenkt, dass Spalten in Grönland die besondere Rolle spielen, dass sie das Schmelzwasser im Sommer an die Basis transportieren, dann wird klar, dass wir in der Zukunft versuchen müssen diese komplexen Simulationen zum Standard zu machen, auch wenn es bis dahin noch viel Anstrengung bedarf.