NASA-Daten geben 3D-Einblicke in den Grönländischen Eisschild

Mit eisdurchdringenden Radardaten der Operation IceBridge und Daten früherer luftgestützter Beobachtungskampagnen haben Forscher die erste umfassende Karte der Schichten tief im Grönländischen Eisschild erstellt.

Diese neue Karte erlaubt Wissenschaftlern, das Alter großer Abschnitte im grönländischen Eis zu bestimmen. Sie ergänzt die Eisbohrkerndaten und führt zu einem besseren Bild von der Geschichte des Eisschildes. „Dieses neue, riesige Datenvolumen zeichnet auf, wie sich der Eisschild entwickelte und wie er heute fließt“, sagte Joe MacGregor, ein Glaziologe am Institute for Geophysics (UTIG) der University of Texas in Austin und der leitende Autor der Studie.

Das Grönländische Inlandeis ist die zweitgrößte Eismasse auf der Erde und enthält genug Wasser, um den Meeresspiegel um sechs Meter ansteigen zu lassen. Der Eisschild verlor im Laufe der vergangenen zwei Jahrzehnte an Masse und steigende Temperaturen werden zu stärkeren Massenverlusten in Grönland führen. Wissenschaftler untersuchen das Eis aus unterschiedlichen Klimaperioden in der Vergangenheit, um besser zu verstehen, wie der Eisschild in der Zukunft reagieren könnte.

Eine Möglichkeit zur Untersuchung dieser fernen Vergangenheit sind Eisbohrkerne. Solche Eiszylinder werden aus dem Eisschild herausgebohrt und enthalten Belege für vergangene Schneeansammlung und Temperaturen. Außerdem weisen sie Verunreinigungen wie Staub und vulkanische Asche auf, die durch Schnee hergetragen wurden, sich ansammelten und im Laufe von hunderttausenden Jahren komprimiert wurden. Diese Schichten sind in Eisbohrkernen sichtbar und können mit eisdurchdringendem Radar nachgewiesen werden.

Eisdurchdringendes Radar funktioniert, indem es Radarsignale in das Eis schickt und die Stärke und Ankunftszeit der reflektierten Signale aufzeichnet. Anhand dieser Signale können Forscher die Eisoberfläche, Grundgestein unter dem Eis und Schichten innerhalb des Eises untersuchen.

Neue Techniken, die in dieser Studie verwendet wurden, erlaubten den Wissenschaftlern, diese Schichten in den Radardaten effizient zu erkunden. Vorherige Studien hatten zwar innere Schichten kartiert, aber nicht in dem Maßstab, den diese neuen, schnelleren Methoden möglich gemacht haben. Ein anderer wichtiger Faktor in dieser Studie war die Fläche Grönlands, die von IceBridge vermessen wurde.

„IceBridge vermaß bislang unerforschte Bereiche des Grönländischen Eisschildes mit Hilfe modernster CReSIS-Radarinstrumente“, sagte der Co-Autor Mark Fahnestock, ein Glaziologe vom Geophysical Institute (UAF-GI) der University of Alaska in Fairbanks und IceBridge-Teammitglied. CReSIS ist das Center for Remote Sensing of Ice Sheets, ein Wissenschafts- und Technologiezentrum der National Science Foundation mit Hauptsitz an der University of Kansas in Lawrence.

Die Flugbahnen der Operation IceBridge kreuzen oft Stellen, wo andere Wissenschaftler Eiskerne gebohrt und die chemische Zusammensetzung des Eises analysiert haben, um die Eisschichten zu kartieren und deren Alter zu bestimmen. Diese Eisbohrkerndaten dienen als eine Referenz für Radarmessungen und bieten eine Möglichkeit zu berechnen, wie viel Eis aus einer gegebenen Klimaperiode in dem Eisschild vorhanden ist – etwas, das als Altersvolumen bezeichnet wird. Wissenschaftler sind daran interessiert, mehr über das Eis aus der Eem-Warmzeit vor 115.000-130.000 Jahren zu erfahren, die ungefähr so warm war wie heute. Dieses neue Altersvolumen liefert die erste grobe Schätzung, wo Eis aus der Eem-Warmzeit zu finden sein könnte.

Videobeitrag mit 3D-Karten des Grönländischen Inlandeises. (NASA / Goddard Scientific Visualization Studio)

Der Vergleich dieses Altersvolumens mit einfachen Computermodellen half dem Team dabei, die Vergangenheit des Eisschildes besser zu verstehen. Unterschiede zwischen den kartierten Altersvolumen und den Altersvolumen der Computermodelle weisen auf vergangene Veränderungen des Eisflusses oder auf Prozesse wie das Abschmelzen an der Eisschildbasis hin. Diese Informationen werden für die Entwicklung komplexerer Eisschildmodelle hilfreich sein, die erforderlich sind, um den zukünftigen Beitrag Grönlands zum Anstieg des Meeresspiegels vorherzusagen. „Vor dieser Studie war ein gutes Eisschildmodell eines, das die heutige Dicke und Oberflächengeschwindigkeit des Eises korrekt vorhergesagt hat. Jetzt werden sie auch imstande sein, an der Vergangenheit des Eisschildes zu arbeiten, was wichtig ist, weil Eisschilde ein sehr langes Gedächtnis haben“, sagte MacGregor.

Diese Studie wurde am 16. Januar 2015 online im Journal of Geophysical Research Earth Surface veröffentlicht. Sie war eine Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern des UTIG, des UAF-GI, des CReSIS und des Department of Earth System Science an der University of California in Irvine. Sie wurde von der Operation IceBridge (NASA) und Arctic Natural Science der National Science Foundation unterstützt.

Quelle: http://www.nasa.gov/content/goddard/nasa-data-peers-into-greenlands-ice-sheet/index.html

(THK)