E9 Ozean-Kryosphäre-Interaktion

Thema

Die Wechselwirkung des Ozeans mit der Kryosphäre findet vor allem in den Polarregionen statt. Dort bestimmen die Bildung und das Schmelzen von Meereis die Dichte des Oberflächenwassers und damit die Durchmischung der Tiefsee. Genau diese Fähigkeit des Meereises, die Dichte des darunterliegenden Wassers zu verändern, macht die Polarregionen zu einem der wenigen Orte auf der Erde, an denen die Meeresoberfläche direkt mit den tiefsten Schichten in Verbindung steht.

Wenn Meerwasser gefriert, bestehen die entstehenden Eiskristalle fast ausschließlich aus Wasser und enthalten nur sehr wenig Salz. Dadurch wird das gesamte im Wasser gelöste Salz in das Wasser direkt unter dem Eis verdrängt. Diese Verdrängung des Salzes führt zu einer stetigen Zunahme des Salzgehalts und der Dichte des polaren Tiefenwassers, bis dieses schließlich absinkt und das dichteste Wasser im gesamten Ozean bildet: im Falle der Antarktis das Bodenwasser und im Falle des Nordatlantiks das Tiefenwasser.

Die schwimmenden Schelfeise der Antarktis interagieren über ihre Eisbasis mit dem Ozean. Dort dringt tiefes zirkumpolares Wasser – eine relativ warme Wassermasse mit einer Temperatur zwischen ein und zwei Grad Celsius – in die Hohlräume unter den Schelfeisflächen ein. Dieses Eindringen warmen Wassers unter das Eis führt dazu, dass die Basis der Schelfeise mit einer Geschwindigkeit von ein bis hundert Metern pro Jahr schmilzt. Dadurch gelangt Süßwasser in den Südlichen Ozean, und seine Schichtung verändert sich. Dieses Schmelzen an der Basis stellt auch die größte Bedrohung für die Stabilität der westantarktischen Schelfeise und ihren zukünftigen Beitrag zum Meeresspiegelanstieg dar.

Die Rückkopplung zwischen Meereis und Meeresoberflächentemperatur ist ein zentraler positiver Rückkopplungsmechanismus im polaren Klimasystem und schließt sich selbst: Wenn Meereis schmilzt, sinkt der Anteil der von der Oberfläche reflektierten Sonnenstrahlung von 70 bis 90 Prozent, die vom Eis reflektiert werden, auf lediglich 6 Prozent, die vom offenen Ozean reflektiert werden. Dadurch absorbiert die nun offene Oberfläche deutlich mehr Sonnenstrahlung, erwärmt sich und schmilzt noch mehr Meereis. So schließt sich der Kreislauf mit demselben Meereis, mit dem er begonnen hat. Dieser Mechanismus ist maßgeblich für die polare Verstärkung der Klimaerwärmung verantwortlich.

Von der Salzabgabe, die das Wasser neben neu gebildetem Eis absinken lässt, bis hin zur Rückkopplung, die sein eigenes Schmelzen beschleunigt, und dem basalen Abschmelzen der antarktischen Schelfeise unter ihren Eisschichten, führt die Wechselwirkung des Ozeans mit der Kryosphäre dazu, dass das Meereis letztlich sowohl die Bildung des dichtesten Wassers der Erde als auch die Geschwindigkeit der Erwärmung der Polarregionen und ihren Beitrag zum Meeresspiegelanstieg bestimmt.

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