Bestimmung der basalen Schmelzwasseranteile in Nordost-Grönland:

Von den Auslassgletschern über den Randstrom bis ins Europäische Nordmeer

Kalbungsfront der schwimmenden Gletscherzunge des 79° Nord Gletschers.


Die globale Erwärmung führte in den letzten Dekaden zu einem beschleunigten Abschmelzen des Grönländischen Eisschildes, und das nicht nur durch Schmelzen an der Oberfläche. Der Kontakt von wärmerem Ozeanwasser mit teils aufschwimmenden Gletschern in den Grönländischen Fjorden verursacht zusätzliches Schmelzen an der Unterseite der Gletscher. Neben des Beitrags zum Anstieg des Meeresspiegels kann dieses zusätzliche Süßwasser auch die klimarelevante Ozeanzirkulation verändern.

Basales Schmelzwasser kann weitab der Quellen am Salzgehalt allein nicht mehr identifiziert werden. Daher verwenden wir eigene Messungen schwer löslicher Edelgase – Helium (He) und Neon (Ne) –, um diese Süßwasserkomponente zu detektieren, zu quantifizieren und ihren Weg zu verfolgen.

Kontakte: Dr. Dagmar Kieke, Prof. Dr. Monika Rhein und Dr. Oliver Huhn

Abbildung 1. Karte Ostgrönlands mit Positionen unserer Edelgasmessungen. Als Teil von GROCE wurden Polarstern Expedition PS109 (2017, grün) und Maria S. Merian Expedition MSM85 (2019, gelb) unternommen. Die blauen Pfeile deuten schematisch die Zirkulation des Ostgrönlandstroms und der Zirkulation auf dem Schelf beim 79NG an.

Abbildung 2. Geographische Verteilung des basalen Schmelzwassermaximums nahe des 79NG, auf dem Schelf und in der westlichen Framstraße (Schmelzwasser < 0.1%, d.h. nicht signifikant, wird als schwarzer Punkt dargestellt). Die blauen Pfeile deuten schematisch die Zirkulation des Ostgrönlandstroms und die Zirkulation auf dem Schelf beim 79NG an.

Welches Hauptziel wurde in der ersten Projektphase verfolgt?

Das Hauptziel des Projekts war die Beantwortung der Fragen:

  1. Wie viel basales Schmelzwasser wird im nordöstlichen Grönland gebildet, speziell von der Gletscherzunge des 79° Nord Gletschers (79NG) bis in die Randstromregion?
  2. Welche Rolle spielt es im Europäischen Nordmeer und in der Irmingersee für die klimarelevante Ozeanzirkulation? 

Welche Methoden wendet ihr zur Beantwortung eurer Fragestellung an?

Wir verwenden ozeanische Edelgasmessungen, um basales Schmelzwasser zu identifizieren und zu quantifizieren. Die leichten und stabilen, im Ozean schwer löslichen Edelgase Helium (He) und Neon (Ne) sind dafür ein geeignetes Mittel. Während der Bildung eines Gletschers aus kompaktierendem Schnee wird atmosphärische Luft in Bläschen eingeschlossen und im Gletschereis gespeichert. Wenn dieses Eis in der Tiefe oder an der Unterseite eines aufschwimmenden Gletschers wieder aufgeschmolzen wird, werden diese Gase wegen des erhöhten hydrostatischen Druckes vollständig im Schmelzwasser gelöst. Das führt zu einer Erhöhung von 1280% He und 890% Ne in purem Schmelzwasser. 

Was waren die Hauptergebnisse?

Eines unserer Hauptergebnisse der ersten Phase war die Bestimmung der basalen Schmelzrate des Hauptauslassgletschers Nordostgrönlands (dem 79NG) und des Exports dieses Schmelzwassers mittels ozeanischer Edelgasmessungen.

  • Helium (He) und Neon (Ne) dienten der Identifizierung und Quantifizierung basalen Schmelzwassers auf dem nordöstlichen Grönländischen Schelf.
  • Mit He und Ne konnten wir eine basale Schmelzwasser-Bildungsrate von
    14.5 ± 2.3 Gt pro Jahr berechnen. Das entspricht einer basalen Schmelzrate des 79NG von 8.6 ± 1.4 m pro Jahr.
  • Signifikante basale Schmelzwasser-Anteile konnten wir überall auf dem Schelf nachweisen. Sie reichten von bis zu 1.8 % direkt an der 79NG Kalbungsfront, werden auf dem Schelf aber rasch verdünnt und können in der Framstraße nicht mehr nachgewiesen werden.
  • Eine zusätzliche Neon-Erhöhung auf dem Schelf deutet darauf hin, dass 10% des betroffenen Wasserkörpers zu Meereis transformiert worden war.
     

Welche Fragestellungen werden nun in GROCE-2 bearbeitet?

  • Wie hoch sind die basalen Schmelzwasseranteile von der Framstraße bis in die Irmingersee auf dem Grönländischen Schelf, am Kontinentalabhang und im Ozeaninneren?
  • Können wir basierend auf historischen Daten Änderungen in der Schmelzwasserzufuhr ins Ozeaninnere nachweisen?
  • Welche Rolle spielt das basale Schmelzwasser für die klimarelevante Zirkulation im Europäischen Nordmeer und in der Irmingersee?
  • Welche anderen Quellen für Süßwasser können identifiziert werden, und welche Rolle spielen sie?