Modellrechnungen zur Dynamik des Grönland-Eises müssen erweitert werden

Vom Abschmelzen des Grönland-Eises befürchten Experten einen deutlichen Anstieg des Meeresspiegels und die Überflutung stark besiedelter Gebiete. Eine wichtige Einflussgröße für die künftige Entwicklung ist der globale Temperaturanstieg, der die eisbedeckten Gebiete der Erde von oben beeinflusst.

Außerdem trägt aber auch die geothermale Wärmeströmung von unten zu den Bedingungen bei, die am Boden des grönländischen Eisschildes herrschen. Wie Boris Kaus, Professor am Institut für Geowissenschaften der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), in einem Beitrag für das Wissenschaftsmagazin Nature Geoscience schreibt, haben die meisten Modelle zur Dynamik von Eisdecken ihren Fokus darauf gerichtet, wie die Interaktion mit dem Klima verläuft, die feste Gesteinshülle der Erde fließt dagegen nur vereinfacht ein.

„Diesen Modellen ist es nicht gelungen, die tatsächlich beobachtete Eisdicke zu reproduzieren, ebenso wenig die Temperaturdaten, die an den unteren Eisschichten Grönlands gemessen wurden“, schreibt Kaus in seinem Beitrag für News & Views.

Ein neues Modell von Wissenschaftlern um Alexey Petrunin vom Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ bringt nach Einschätzung von Kaus eine wesentliche Verbesserung. Hier wird zum ersten Mal ein herkömmliches Eis-Klima-Modell mit einem Modell der thermomechanischen Struktur der Lithosphäre verknüpft. Ein Vergleich der Simulationen mit Messungen aus Bohrlöchern ergab eine bemerkenswerte Übereinstimmung. Das Modell erklärt darüber hinaus die Temperaturunterschiede zwischen zwei nahe liegenden Bohrlöchern: Die Dicke der erdgeschichtlich alten Lithosphäre Grönlands ist auf kurzen Distanzen teilweise sehr unterschiedlich, weshalb auch die Wärmeströmung aus dem Erdinnern lateral stark variiert.

Außerdem kühlen glaziale Perioden die obersten ein bis zwei Kilometer der Erdkruste ab, wohingegen es während interglazialen Zeiten wieder zu einer Erwärmung kommt. Da die Erdkruste ein „Gedächtnis“ von Hunderttausenden von Jahren hat, beeinflussen vergangene Temperaturschwankungen noch immer die heutige Wärmeströmung aus dem Erdinneren, ein Effekt, der in bisherigen Gletschermodellen vernachlässigt wurde.

Der Geophysiker Kaus stellt fest, dass die Befunde der Potsdamer Gruppe sehr gut mit Beobachtungen zusammenpassen, wonach Teile des basalen Eisschildes geschmolzen sind. „Wenn wir unsere Aufmerksamkeit in einer sich erwärmenden Welt auf die Atmosphäre, Ozeane und Gletscher richten, dürfen wir nicht den Planeten selbst vergessen, der von unten an die Oberfläche klopft“, so der Mainzer Wissenschaftler.

Veröffentlichung:
Boris J.P. Kaus
Solid Earth: Heating glaciers from below
Nature Geoscience, News & Views, Online-Publikation 11. August 2013
DOI: 10.1038/ngeo1919
Foto:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geowissenschaften_gletscher.jpg
Modellierte Temperaturverteilung unterhalb des Grönland-Eises
Foto: Tobias Baumann, Institut für Geowissenschaften, JGU
Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Boris Kaus
Leiter AG Geophysik
Institut für Geowissenschaften
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-24527
E-Mail: kaus@uni-mainz.de
http://www.geowiss.uni-mainz.de/360_DEU_HTML.php
(Geophysik und Geodynamik)
http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1919.html
(Solid Earth: Heating glaciers from below)
http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1898.html
(„Heat flux variations beneath central Greenland’s ice due to anomalously thin lithosphere” in Nature Geoscience)