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Betrachten Sie die Antarktis nicht als langsam fließenden Gletscher, sondern als Leiterplatte: Eine subtile Veränderung an einer Stelle kann Strömungen anders lenken und plötzlich das gesamte System verändern. Dieses Bild ergibt sich aus einer neuen Klimarekonstruktion, die nahelegt, dass das antarktische Eisschild vor etwa einer Million Jahren einen klimatischen Schwellenwert überschritt und danach deutlich stärker auf Veränderungen in Atmosphäre und Ozeanen reagierte.
Forscher am IBS Center for Climate Physics in Südkorea kombinierten eine drei Millionen Jahre umfassende Klimasimulation und speisten deren Temperatur- und Niederschlagsdaten in ein detailliertes Eisschild- und Meereisschelfmodell von Penn State. Das Ergebnis ist eine durchgängige, physikalisch basierte Rekonstruktion, wie das antarktische Eis über mehrere Eiszeitzyklen reagierte, und damit weitaus reichhaltiger als die bisher fragmentarischen Proxydaten.
Aus den Simulationen trat eine deutliche Verhaltensänderung hervor, die mit atmosphärischem CO2 verbunden war. Wenn die Konzentrationen unter etwa 240 Teile pro Million (ppm) sanken, hörte das antarktische Eis auf, sich langsam und voraussehbar zu verändern. Stattdessen wurde das Kontinentaleis deutlich sensibler gegenüber Veränderungen, insbesondere gegenüber einer Abkühlung des Südozeans und gegenüber Schwankungen des Meeresspiegels. Vorstöße der Gletscher waren größer, Rückzüge dramatischer. Kurz: Es wurde ein Schwellenwert überschritten.
Warum sollten ein paar Dutzend Teile pro Million Kohlendioxid so viel ausmachen? Die Modelle deuten auf mehrere zusammenwirkende physikalische Mechanismen hin. Kältere Ozeanwässer während der Eiszeitmaxima verringerten das Schmelzen unter dem meerbasierten Abschnitt des Eisschilds, wodurch das unter Meeresspiegel verankerte Eis stabilisiert und verdickt wurde. Gleichzeitig lag der globale Meeresspiegel um Zehner von Metern unter dem heutigen Stand (Schätzungen bewegen sich zwischen etwa 50 und 100 Metern), wodurch der Druck auf das küstennahe Grundgestein nachließ. Diese verringerte Last ermöglichte eine langsame isostatische Hebung: das Grundgestein hob sich und erlaubte es dem Küsteneis, sich effektiver aufzubauen. Zusammengenommen begünstigten diese Effekte die größeren, beständigeren antarktischen Eisschilde, die die spätere Phase des Pleistozäns kennzeichnen.
Der Zeitpunkt stimmt mit der sogenannten Mittleren Pleistozän-Transition überein, einem globalen Wandel, bei dem Eiszeiten länger und intensiver wurden. Bisher konnten Wissenschaftler diese Transition nur grob beschreiben und hatten Schwierigkeiten, sie mit konkreten antarktischen Dynamiken zu verknüpfen, weil langfristige, konsistente Klima- und Eisschilddaten knapp waren. Indem das Team Klimamodelle und Eisschildmodelle über drei Millionen Jahre gemeinsam auf einem der leistungsfähigsten Supercomputer Südkoreas ausführte, rekonstruierten sie, wie sich Höhe und Ausdehnung der Antarktis unter verschiedenen CO2-Zuständen und Meeresspiegeln entwickelten, einschließlich modellierter Meereisschelfe in den Ross- und Weddellmeeren.
Die praktische Konsequenz ist beunruhigend. Eisschilde sind nicht immer ruhige, vorhersehbare Systeme, die linear auf Erwärmung reagieren. Vielmehr können sie, sobald ein Schwellenwert überschritten ist, in Zustände höheren Empfindlichkeitsverhaltens umschlagen. Das macht die Prognose des Meeresspiegelanstiegs komplizierter: Wenn sich das Verhalten von Eisschilden qualitativ ändern kann, schließen vergangene Reaktionen zukünftige Entwicklungen nicht vollständig aus.
Wenn Eisschilde ihre Regime wechseln können, könnte ihre zukünftige Reaktion auf menschgemachte Erwärmung abrupt und größer ausfallen als einfache Extrapolationen vermuten lassen.
Das ist keine Vorhersage, die einen unmittelbar bevorstehenden Zusammenbruch behauptet. Es ist jedoch eine warnende Erkenntnis. Die Studie stärkt die Auffassung, dass sowohl Ozeantemperaturen als auch der globale Meeresspiegel und die CO2-Konzentrationen, die sie beeinflussen, zentrale Steuerfaktoren für die Stabilität der Antarktis sind. Sie unterstreicht außerdem den Wert langer, physikalisch konsistenter Simulationen, die Klimamodelle mit Eisdynamik verbinden; solche gekoppelten Ansätze zeigen Schwellenwerte und Rückkopplungen auf, die isolierte Datensätze übersehen können.
Was heißt das für uns? Die Vergangenheit zeigt, dass antarktisches Eis unter bestimmten Bedingungen reaktiver werden kann. Die Zukunft hängt davon ab, ob die vom Menschen verursachte Erwärmung das System in Zustände schiebt, die diese Reaktivität verstärken. Den Wissenschaftlern steht nun ein klareres Rahmenwerk zur Verfügung, um diese Pfade zu untersuchen. Die Uhr tickt weiter. Wie schnell wir handeln, wird beeinflussen, wie das Eis als Nächstes reagiert.
Quelle: scitechdaily
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