Klimawandel: Treibende Kräfte unter dem Eis

30. April 2014, 14:31
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Das arktische Meereis schwindet, das hat gravierende Auswirkungen auf Tiere und Menschen. Geologen debattieren derzeit in Wien die komplexen Ursachen

Wien - Auch wenn wir Menschen es oft nicht wahrnehmen: Die Oberfläche unseres Planeten ist ständig in Bewegung. Tektonische Prozesse bringen Kontinente zum Wandern und die Erdkruste zum Auffalten. Die dabei entstehenden Gebirge werden von der Erosion wieder abgetragen, Wind und Wasser sind dabei die wichtigsten Akteure. Ihre Aktivität wiederum ist vom jeweils herrschenden Klima abhängig, welches sich ebenfalls drastisch wandeln kann. Vor allem in unserer Zeit.

Diese und weitere Themen erörtern rund 12.000 Experten seit vergangenem Sonntag auf der jährlichen Generalversammlung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union (EGU) in Wien, die vom Wissenschaftsministerium unterstützt wird. Die Veranstaltung trägt den Titel "Das Antlitz der Erde", in Gedenken an den 1914 verstorbenen österreichischen Geologen Eduard Suess und dessen gleichnamiges Buch. Einer der Schwerpunkte des Kongresses sind die in der Nordpolregion einsetzenden Auswirkungen des Klimawandels.

Wie komplex die Zusammenhänge mitunter sind, lässt sich gut an den Forschungsarbeiten von Hajo Eicken verdeutlichen. Der an der University of Alaska in Fairbanks tätige Geophysiker untersucht die Veränderungen im Auftreten von Meereis, dessen alljährliche Entstehung und den Zerfall. Eicken wird am Mittwoch bei der EGU-Tagung einen Vortrag über das Gefahrenpotenzial dieser Prozesse halten.

Das arktische Meereis ist zurzeit ein "sehr dynamisches System", betont Eicken im Gespräch mit dem STANDARD. Umbruch im wahrsten Sinne des Wortes. "Das Wichtigste ist, dass die Sommereisbedeckung wesentlich zurückgegangen ist", sagt Eicken. Früher gab es viel mehr küstennahe Treibeisfelder. Heute dagegen liegen diese manchmal hunderte Kilometer weiter auf hoher See. Das hat einerseits ökologische Folgen, denn vor allem in der pazifischen Arktiszone verringert sich dadurch zum Beispiel der bevorzugte Lebensraum von Walrossen.

Gleichzeitig jedoch sind auch die Menschen vom sommerlichen Eisschwund betroffen. Jagende Ureinwohner wie auch die Explorationsteams von Ölfirmen nutzen die immer kleiner werdenden Eisflächen. Das birgt Konfliktpotenzial, erklärt Eicken. Weitere Problemfaktoren seien die verstärkte Bewegung im Eis sowie die Zunahme der Anzahl an Eisbergen. Letztere entstehen hauptsächlich durch Abbruch von Schelfeis-Kanten und Gletschern im nordkanadischen Archipel, erläutert der Forscher, und sie stellen eine wachsende Gefahr für Schifffahrt und industrielle Aktivitäten dar.

Die sommerliche Auflösung von Küsteneis hat Eicken zusammen mit einigen Kollegen an der Nordwestküste Alaskas in einer elfjährigen Studie detailliert untersucht. Die Experten konnten dabei verschiedene Prozesse beobachten. In den meisten Jahren ist Erwärmung die wichtigste treibende Kraft hinter dem Zerfall. Das Eis nimmt Sonnenenergie auf und wird dadurch zunehmend porös. Eine besonders wichtige Rolle spielen dabei Schmelzwassertümpel, die sich auf der Eisoberfläche bilden. Unter Wasser ist das Eis glatter und dunkler als an der Luft. Die Folge: Es wird weniger Licht reflektiert und etwa doppelt so viel Energie absorbiert, erklärt Eicken. Die Pfützen fressen sich immer tiefer in das Eis.

Schlammverschmutztes Eis

Es sind allerdings noch andere Faktoren im Spiel. Wenn das Meer in Küstennähe im Herbst weitgehend offen ist und Stürme aufziehen, nehmen Wellengang und Wellenhöhe zu. Dadurch verstärkt sich im Uferbereich die Erosion. Sedimentpartikel vom Strand und dem Meeresboden verteilen sich in der Wassersäule und werden bei sinkenden Temperaturen von ebenfalls frei herumwirbelnden Eiskristallen gebunden. So entstehen später schlammverschmutzte Eisschichten, die im nächsten Sommerhalbjahr schneller Wärme aufnehmen und schmelzen, erklärt Eicken. "Ein gutes Beispiel dafür, wie sich diese Prozesse gegenseitig beeinflussen."

In manchen Jahren indes wird der Zerfall des Küsteneises im Untersuchungsgebiet vor allem durch mechanische Kräfte bedingt - und erheblich beschleunigt. In solchen Sommern reißen Strömungen die Eisdecke auseinander. Dies passiert immer dann, wenn sogenannte Presseisrücken fehlen oder nur schwach ausgeprägt sind. Sie können 15 bis 20 Meter dick werden, setzen sich oft auf dem Meeresgrund fest und dienen dann als Verankerung der Eisdecke. Ohne diese Gebilde kann die Küste schon Ende Juni eisfrei werden, normalerweise ist dies erst Wochen später der Fall. Um die Bewohner der vom Eisschwund betroffenen Gebiete zu unterstützen, arbeiten Eicken und sein Team an der Entwicklung von Vorhersagemodellen. "Das ist die große Herausforderung", meint der Forscher.

Methanspeicher in der Tiefe

Von vielleicht noch größerer Bedeutung für die Zukunft könnten die Studien der Mikropaläontologin Giuliana Panieri von der norwegischen Universität Tromsøø sein. Sie erforscht die Freisetzung von klimaschädlichem Methan, CH4, aus der Tiefe des Ozeans. Das Gas entsteht dort hauptsächlich aus dem mikrobiellen Abbau von organischer Materie. In Meerestiefen von mehr als 500 Metern wird Methan allerdings unter Einfluss von Druck und Temperatur schnell und stabil in gefrorenem Methanhydrat gebunden. "Die Wassermoleküle bilden praktisch einen Käfig" , erklärt Panieri. Ein Kubikmeter des eisigen Hydrats enthält 164 Kubikmeter CH4.

"Im arktischen Ozean lagern gewaltige Mengen Methanhydrat", betont Panieri. Niemand weiß bisher genau, wie viel. Was allerdings sicher ist: Während früherer Erderwärmungsphasen - unter anderem vor 16.000 Jahren - wurde ein Teil des Gases freigesetzt. Spuren davon lassen sich in den abgelagerten Gehäusen von benthischen Foraminiferen, bodenlebenden Einzellern mit Kalkschale, nachweisen.

Panieri und ihre Kollegen wollen anhand dieser Mikrofossilien eine vollständige Übersicht der Methanemissionen aus der arktischen Tiefsee während der vergangenen zweieinhalb Millionen Jahre erstellen und zugleich das Freisetzungspotenzial der heutigen Methanhydrat-Vorräte ermitteln. Ihre neuesten Ergebnisse wird sie am kommenden Freitag bei der EGU-Tagung präsentieren. (Kurt de Swaaf, DER STANDARD, 30.4.2014)

  • Treibeisfelder entfernen sich immer weiter von der Küste. Dadurch verringert sich etwa der Lebensraum von Walrossen.
    foto: ap photo/ liz labunski, u.s. fish and wildlife

    Treibeisfelder entfernen sich immer weiter von der Küste. Dadurch verringert sich etwa der Lebensraum von Walrossen.

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