Eisschild - Gletscher - Ozean


Rund um die Küste Grönlands befinden sich über 200 Gletscher, die eine direkte Verbindung zwischen dem Eisschild und dem Ozean bilden. Das Eis fließt in riesigen Eisströmen vom Landesinneren über die zahlreichen Gletscher ab und trägt damit Frischwasser in den Ozean ein. Andersherum wirken sich Änderungen im Ozean auch auf den Grönländischen Eisschild aus: Erhöhte Wassertemperaturen führen zu verstärktem Abschmelzen zahlreicher Gletscher, welche hunderte Meter tief ins Wasser reichen. Daher trägt der Ozean maßgeblich zum rapiden Rückgang der Gletscher bei - und damit zu einem verstärkten Abfluss des Eises vom Landesinneren in den Ozean ... 

A complex problem

The interactions between the ice sheet and the ocean are far from being sufficiently understood to be able to make reliable predictions for the future contribution of the ice sheets to sea level changes. The interaction between Greenland ice and the North Atlantic or the Arctic Ocean takes place via a large number of small-scale peripheral and outlet glaciers that are in direct contact with the ocean. The latest studies, including southern Greenland, suggest that the warmer North Atlantic could play a decisive role in destabilizing the ice sheet through this contact. A connection between oceanic warming and increased calving of icebergs is also supported by paleostudies from sediment cores [30,31].

According to the International Climate Council, the dynamics of marine terminating glaciers play a significant, underestimated role in the loss of mass [6]. In April 2016, the IPCC therefore decided at its 43rd meeting to draft a special report on the topic of “Ocean and Cryosphere in Climate Change”. The simultaneous occurrence of the loss of mass along the edges of the Greenland ice sheet, the acceleration and retreat of the glaciers, and the warming of the North Atlantic indicate an interaction at the interface between glaciers and ocean. Little research has been done on this interaction so far, so that new interdisciplinary research fields are developing internationally [18,29] (see GRISO network web.whoi.edu/griso/).

An der Schnittstelle zwischen Gletscher und Ozean

An der Kalbungsfront und (falls vorhanden) an der schwimmenden Unterseite von marin terminierenden Gletschern liegt warmes Ozeanwasser an. Beobachtungen zeigen, dass die Beschleunigung der Gletscherschmelze in den vergangenen Jahre mit einer Erwärmung des Fjordwassers einherging [20,21]. Erhöhen sich die Wassertemperaturen, so nimmt die Dicke des Gletschereises ab. Zudem ziehen sich die Gletscher immer weiter vom Ozean ins Landesinnere zurück und ihre Fließgeschwindigkeit erhöht sich. Vor allem letzteres hat Auswirkungen auf die Eismassen im Landesinneren, die dann mittels der mächtigen Eisströme beschleunigt Richtung Küste strömen - und entscheidend zum Masseverlust des Grönländischen Eisschildes beitragen. Auch Modellstudien schlagen den Ozean als plausibelsten Treiber der Gletscherveränderungen vor [24], aber die zugrundeliegenden Mechanismen sind bislang unzureichend verstanden. 

Schmelzwasser - wo schmilzt es denn?

Subglaziales Schmelzwasser, also Frischwasser welches unterhalb der Wasseroberfläche in den Ozean eingetragen wird, kann verschiedene Ursprünge haben:

  1. Warme Wassertemperaturen führen zum Schmelzen an der Kalbungsfront und an der Unterseite einer (ggf vorhandenen) Gletscherzunge, die ins Wasser ragt. Dies bezeichnen wir als "basales" oder "submarines" Schmelzen.
  2. Wasser schmilzt an der Eisoberfläche und drainiert durch Gletschermühlen bis an Eisunterseite, wo es in den Ozean eingetragen wird. Dies bezeichnen wir als "supraglaziales" Schmelzes. Mit dem supraglazialen Beitrag kommt auch die Atmosphäre als entscheidender Antrieb mit ins Spiel,der über komplexe multiskalige Prozesse auf die Gletscheroberfläche einwirkt [28].

Unabhängig von seinem Ursprung vermischt sich das subglaziale Schmelzwasser mit dem umgebenden Ozeanwasser und kann wiederum die Stärke der basalen Gletscherschmelze modifizieren [25,26,27]. Derzeit kann nicht quantifiziert werden, welche Anteile des Massenverlustes auf supraglaziales Schmelzen bzw. auf dynamischen Eismassenverlust aufgrund von Gletscherdestabilisierung entfallen [6]. 

Periphere Gletscher

Nicht alle Gletscher an der Küste Grönlands sind mit dem Eisschild verbunden. Diese sogenannten peripheren Gletscher machen zwar nur einen Flächenanteil von etwa 5 % aus, aber auch sie tragen entscheidend zum gesamten Massenverlust des grönländischen Eises bei - während der Periode 2000 bis 2011 machten sie etwa ein Viertel des Masseverlustes aus [20,21]! Auch dieser Massenverlust resultiert vermutlich aus wärmeren Wasser- und Lufttemperaturen. Und somit tragen auch die peripheren Gletscher zusätzlich Frischwasser in den Ozean ein.