Antarktisches Meereis verliert seinen Schutz – der Auslöser liegt unter dem Eis

Antarktisches Meereis galt lange als Ausnahme. Während die Eisfläche in der Arktis seit Jahren schrumpft, nahm sie im Süden über Jahrzehnte teils sogar zu. Umso größer war die Überraschung, als das antarktische Meereis ab 2015 abrupt einbrach. Seitdem bleiben die Werte auffällig niedrig. Für die Klimaforschung ist das ein wichtiges Signal. Denn Meereis reflektiert Sonnenlicht und beeinflusst, wie viel Wärme zwischen Ozean und Atmosphäre ausgetauscht wird.

Unter der Eisdecke lag über Jahre eine kalte Wasserschicht, die wärmeres Tiefenwasser vom Eis fernhielt. Eine Studie der University of Gothenburg in Nature Climate Change beschreibt, wie diese natürliche Barriere immer dünner wurde. Als dann starke Winde das Meer zusätzlich durchmischten, konnte Wärme nach oben steigen. So verlor das antarktische Meereis seinen Schutz von unten.

Antarktisches Meereis brach 2015 abrupt ein

In der Arktis schrumpft das Meereis seit Beginn der Satellitenmessungen schon lange. In der Antarktis lief die Entwicklung anders. Dort wuchs die Eisfläche über Jahrzehnte langsam an, bevor sie Ende 2015 rasch einbrach. Seitdem schwankt sie stark von Jahr zu Jahr. Dieser Bruch stand lange ungeklärt im Raum. Denn gängige Erklärungen reichten offenbar nicht aus.

Unter dem Eis lag über Jahre eine kalte Schicht, die Fachleute „Winter Water“ nennen. Sie wirkte wie ein Puffer zwischen der Oberfläche und dem vergleichsweise warmen, salzigen Tiefenwasser darunter. Wasser mit deutlichen Unterschieden bei Salzgehalt und Temperatur mischt sich nicht leicht. Es bildet die sogenannte Schichtung. Solange sie intakt blieb, kam Wärme aus der Tiefe nur schwer bis an das Eis heran.

Die Schutzschicht wurde über Jahre dünner

Diese Barriere verlor jedoch Schritt für Schritt an Stärke. Die Studie stützt sich auf mehr als 109.000 Messprofile aus dem saisonal vereisten Südpolarmeer. Zwischen 2005 und 2015 wurde die kalte Schutzschicht im Schnitt um 1,7 Meter pro Jahr dünner. Insgesamt verlor sie rund 20 Prozent ihrer Dicke. Gleichzeitig rückte das wärmere Tiefenwasser näher an die Oberfläche. Sein Temperaturmaximum stieg im Mittel um 3,6 Meter pro Jahr nach oben.

Theo Spira, Erstautor der Arbeit, beschreibt den früheren Zustand folgendermaßen: Unter dem antarktischen Meereis habe es „eine schützende Schicht kalten Wassers“ gegeben. Sie habe verhindert, dass wärmeres Tiefenwasser aufsteige und das Eis von unten schmelze. Diese natürliche Schutzfunktion half dem Eis lange Zeit sogar beim Wachstum. Doch unter der Oberfläche wurde das System immer anfälliger.

2015 gaben starke Stürme den entscheidenden Stoß

Dann kippte die Lage. „Die Stürme im Jahr 2015 wirbelten das Meer auf, und wärmeres Wasser mischte sich mit der kalten Wasserschicht. Der Schutz verschwand, und das Eis schmolz mit Rekordgeschwindigkeit“, so Spira. Die stabile Schichtung wurde geschwächt. Das Eis kam plötzlich mit zusätzlicher Wärme in Kontakt.

Der Rückgang ab 2015 war damit kein reiner Wettereffekt. Der Ozean hatte diesen Moment über Jahre vorbereitet.

Auch Roboter und See-Elefanten lieferten Daten

Das Südpolarmeer zählt zu den am schwersten zugänglichen Forschungsräumen der Erde. Um Temperatur und Salzgehalt dort zu messen, kamen nicht nur autonome Messroboter zum Einsatz. Das Team nutzte auch See-Elefanten. An ihren Körpern befestigte Sensoren begleiteten die Tiere auf ihren Tauchgängen bis in mehrere hundert Meter Tiefe. Nach rund zehn Monaten lösten sich die Geräte wieder.

Diese Daten waren enorm wertvoll, weil sich die Tiere im und am Rand des Meereises bewegen. So ließ sich die Schichtung des Wassers direkt in jenen Bereichen erfassen, die für den Eisverlust wichtig sind. Spira nennt das Winter Water deshalb einen „Torwächter“ für den Wärmeaustausch zwischen tiefem Ozean und Oberfläche. Geht diese Barriere verloren, gelangt Wärme leichter nach oben.

Klimamodelle unterschätzen Wärme unter dem Eis

Der Befund ist auch für Klimamodelle wichtig. Laut Studie beschreibt das Winter Water einen Prozess, der in heutigen Modellen teils fehlt oder nur grob erfasst ist.

Wer künftig besser verstehen will, wie sich das antarktische Meereis entwickelt, muss also nicht nur auf die Lufttemperatur schauen. Auch die Wärme im Ozean und ihre Verbindung zur Oberfläche entscheiden mit darüber, wie stabil die Eisdecke bleibt.

Kurz zusammengefasst:

• Antarktisches Meereis schrumpfte ab 2015 nicht nur wegen der Lufttemperatur, sondern auch aufgrund von Veränderungen im Ozean unter dem Eis.
• Eine kalte Wasserschicht schützte das Eis lange vor wärmerem Tiefenwasser, wurde zwischen 2005 und 2015 aber um rund 20 Prozent dünner.
• Starke Winde wirbelten 2015 zusätzlich warmes Wasser nach oben, zerstörten so die Schutzschicht und lösten damit den schnellen Eisverlust aus.

Übrigens: Während beim antarktischen Meereis warmes Tiefenwasser als unsichtbarer Zerstörer wirkt, dämpfen neue Messungen auch eine andere Hoffnung aus der Polarregion. Schmelzwasser aus der Westantarktis liefert offenbar viel weniger Eisen für die CO₂-Bindung als lange angenommen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Theo Spira