E5 Meereis

Thema

Meereis entsteht, wenn die Meeresoberflächentemperatur unter den Gefrierpunkt von Meerwasser sinkt, der bei einem Salzgehalt von 34 Gramm Salz pro Kilogramm Wasser etwa -1,8 Grad Celsius beträgt. Die Meereisbildung beginnt mit der Keimbildung winziger Frazilkristalle, kleiner sechseckiger Eisnadeln, die sich in turbulentem Wasser bilden. Diese Frazilkristalle verklumpen und bilden eine Schicht aus Eisfett auf der Meeresoberfläche. Dieses Eisfett erstarrt schließlich zu dünnen Schichten, sogenannten Nilas, und dann zu den bekannten Meereisflächen.

Während das Meereis weiter wächst, gibt es das darin enthaltene Salz an das direkt darunter liegende flüssige Wasser ab. Dieses Salzwasser, das dichter als das umgebende Wasser ist, sinkt zum Meeresboden und trägt zur Bildung des Tiefenwassers bei, das die thermohaline Zirkulation des gesamten Planeten antreibt. Die Dicke des Meereises, das allein durch thermische Effekte ohne weitere Störungen wächst, nimmt mit zunehmender Anzahl an Gefriertagen im Winter langsamer zu. Dies liegt daran, dass das bereits gebildete Meereis das darunter liegende flüssige Wasser zunehmend vor der Kälte der Oberfläche isoliert. Diese selbstlimitierende Wachstumsbeziehung gilt nur für stationäres Meereis und bei Abwesenheit eines ungewöhnlich warmen darunter liegenden Ozeans.

Neben dem Wachstum driftet das Meereis unter dem Einfluss von Wind und Meeresströmungen. Diese Drift folgt nicht exakt der Windrichtung, sondern wird durch die Erdrotation abgelenkt. Wenn verschiedene Meereisblöcke während dieser Drift aufeinandertreffen, verformen sie sich mechanisch gegeneinander und bilden so an der Oberfläche Eisrücken und unter Wasser Eiskiele.

Meereis hat zudem einen entscheidenden Einfluss auf die Albedo der Polarregion: Die Oberfläche des Meereises reflektiert zwischen 50 und 90 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung, während der offene Ozean nur etwa 6 Prozent derselben Sonnenstrahlung reflektiert. Wenn die vom Menschen verursachte Erwärmung das sommerliche Minimum des arktischen Meereises verringert, wird eine größere Fläche offenen Ozeans freigelegt, die weitaus mehr Sonnenstrahlung absorbiert als das verlorene Meereis. Das freiliegende Meer erwärmt sich, und diese zusätzliche Erwärmung lässt noch mehr Meereis schmelzen. Dieser positive Rückkopplungseffekt zwischen Eis und Albedo verstärkt die Erwärmung in den Polarregionen deutlich stärker als im Rest der Erde.

Letztendlich wirkt Meereis als Barriere zwischen Ozean und Atmosphäre: Unter einer geschlossenen Meereisdecke wird der Austausch von Wärme, Kohlendioxid und Impuls zwischen Ozean und Atmosphäre drastisch reduziert. Somit reguliert ebendieses Meereis, dessen Entstehung, Wachstum und Drift hier beschrieben wurden, letztlich auch die Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre in den Polarregionen.

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