A5 Verlust und Veränderung von Meereis

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Das arktische Meereis hat seit 1979 etwa 40 Prozent seiner minimalen sommerlichen Ausdehnung verloren, mit einem Trend von etwa 13 Prozent Verlust pro Jahrzehnt beim Septemberminimum. Anders als Gletschereis trägt arktisches Meereis beim Abschmelzen nicht direkt zum Meeresspiegelanstieg bei, da es bereits vor dem Schmelzen auf dem Ozean schwamm. Der Verlust von arktischem Meereis löst jedoch Klimarückkopplungen erster Ordnung aus und verändert die regionale und globale atmosphärische Zirkulation. Die grundlegende Physik des arktischen Meereisverlusts liegt in der Energiebilanz an der Oberfläche des arktischen Meereises: Der Nettowärmefluss an dieser Oberfläche bestimmt sowohl die Wachstums- als auch die Schmelzrate des arktischen Meereises. Das Wachstum des arktischen Meereises von seiner Basis aus verlangsamt sich mit zunehmender Eismasse, da dieses die Basis des arktischen Meereises immer stärker von der kalten Oberflächenluft isoliert und den Wärmefluss, den die Basis weiterhin abgeben kann, reduziert. Das Schmelzen an der Oberfläche des arktischen Meereises hingegen reagiert direkt auf die fühlbare und latente Wärme, die die Luft an diese Oberfläche abgibt.

Die Wechselwirkung zwischen Eis und Albedo ist der dominierende Verstärkungsmechanismus für den arktischen Meereisverlust: Eisfreier Ozean reflektiert nur etwa sieben Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung, während mit Neuschnee bedecktes arktisches Meereis bis zu 85 Prozent derselben Sonnenstrahlung reflektiert. Beim Verlust von arktischem Meereis wird dunkles Wasser freigelegt, das deutlich mehr Sonnenstrahlung absorbiert als das arktische Meereis zuvor. Diese erhöhte Absorption von Sonnenstrahlung erwärmt den Ozean und führt zu weiterem Schmelzen des arktischen Meereises, wodurch ein sich selbst verstärkender Kreislauf entsteht.

Arktisches Meereis wächst, schmilzt und reflektiert nicht nur Sonnenstrahlung, sondern driftet auch. Diese Drift wird von vier verschiedenen Kräften angetrieben: der Windkraft auf der Oberfläche des arktischen Meereises, der Kraft der Meeresströmung unter dem Eis, der Kraft der Erdrotation und der inneren Spannung, die das arktische Meereis selbst ausübt, wenn verschiedene Eisblöcke aufeinanderprallen oder gegeneinander gepresst werden. Ein Standardmodell der Rheologie beschreibt arktisches Meereis als Material, das sich unter geringen Spannungen viskos verhält, also langsam nachgibt und fließt, unter höheren Spannungen jedoch plastisch, also bis zu einer bestimmten Grenze der Verformung widersteht und abrupt nachgibt, sobald diese Grenze überschritten wird. Dieses Standardmodell dient üblicherweise als Referenz für die Simulation der Dynamik der gesamten arktischen Meereismasse.

Das erwartete Verhalten des arktischen Meereises umfasst unter moderaten Emissionsszenarien ein eisfreies Arktisgebiet im Sommer vor 2050. Der nahezu vollständige Verlust des arktischen Meereises im Sommer hat direkte Auswirkungen auf den polaren Jetstream und die Wettermuster in den mittleren Breiten – dieselbe Umstrukturierung der regionalen und globalen atmosphärischen Zirkulation, mit der diese Beschreibung begann.

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