Eine neue Studie zeigt, dass der riesige antarktische Eisschild seine Reaktion auf den Klimawandel auf der Erde grundlegend veränderte und deutlich empfindlicher wurde, nachdem er vor etwa einer Million Jahren eine verborgene Klimaschwelle überschritten hatte. Das Forschungsteam wies darauf hin, dass diese Entdeckung dazu beiträgt, die Entwicklung des antarktischen Eisschildes in der Erdgeschichte zu erklären und möglicherweise auch eine neue Referenz für zukünftige Vorhersagen zum Anstieg des Meeresspiegels darstellt.

Die Antarktis speichert derzeit die größte Eismenge der Erde und ist äußerst wichtig für die Regulierung des globalen Meeresspiegels. Vor etwa einer Million Jahren erlebte das Erdklima einen bedeutenden Übergang in den sogenannten „Mittelpleistozän-Übergang“, in dem die Eiszeiten begannen, länger, kälter und intensiver zu werden.

Obwohl die wissenschaftliche Gemeinschaft diese Veränderung schon lange bemerkt hat, war es aufgrund der begrenzten alten Temperatur- und Niederschlagsaufzeichnungen lange Zeit schwierig, genau zu bestimmen, wie der antarktische Eisschild auf den Klimawandel reagierte.

Um dieses Problem zu lösen, nutzten die Forscher ein neu entwickeltes Paläoklima-Simulationsmodell des Center for Climate Physics des Korea Institute of Basic Sciences, das die globalen Klimabedingungen der letzten 3 Millionen Jahre rekonstruieren kann.

Anschließend gab das Forschungsteam die simulierten Temperatur- und Niederschlagsdaten in das von der Penn State University entwickelte Eisschild-Schelfeis-Modell ein, um Veränderungen der Eisschilddicke, -strömung und -temperatur in der Antarktis und der nördlichen Hemisphäre zu verfolgen und gleichzeitig das Verhalten schwimmender Eisschelfs in Gebieten wie dem Rossmeer und dem Weddellmeer zu simulieren.

Angetrieben von Südkoreas fortschrittlichstem Supercomputer für Grundlagenwissenschaften, zeichnet das Modell ein kohärentes Bild der physikalischen Mechanismen, wie sich die großen Eisschilde der Welt in einem sich ändernden Klima entwickeln.

Die Ergebnisse zeigen, dass der antarktische Eisschild nach dem Übergang zum mittleren Pleistozän in einen ausgeprägten dynamischen Zustand überging. Die Forscher identifizierten einen wichtigen Kohlendioxid-Grenzwert, etwa 240 Teile pro Million; Wenn die atmosphärische CO2-Konzentration unter diesen Wert fällt, nimmt die Empfindlichkeit der antarktischen Eismasse gegenüber Veränderungen der Ozean- und Atmosphärentemperaturen deutlich zu, und auch die Größe der Eisdecke erfährt stärkere Schwankungen.

Kyung-Sook Yun, der Erstautor des Papiers und Forscher am Zentrum für Klimaphysik des Korea Institute of Basic Sciences, sagte, dass die Reaktion des antarktischen Eisschildes auf Klimaeinflüsse nach der Transformation erheblich verstärkt worden sei, was zeigt, dass sich das Eisschildsystem nicht langsam und linear entwickelt, sondern nach dem Überschreiten eines bestimmten kritischen Punktes anfälliger für äußere Einflüsse wird.

Die Simulationen zeigen auch, dass eine Kombination von Faktoren die Ausdehnung des antarktischen Eisschildes nach etwa einer Million Jahren erleichterte. Einer davon ist, dass die Meerestemperaturen während der Eiszeit niedriger waren, was das Abschmelzen von Teilen des Eisbodens unterhalb des Meeresspiegels abschwächte. Das andere ist, dass der globale Meeresspiegel etwa 50 bis 100 Meter niedriger ist als jetzt. Der niedrigere Meeresspiegel verringert den Druck auf das Grundgestein unter dem antarktischen Schelfeis. Mit der Zeit steigt das Grundgestein langsam an, was wiederum eine weitere Verdickung des Eises in den Küstengebieten begünstigt.

Die Forscher glauben, dass diese Mechanismen in späteren Eiszeiten dazu führten, dass die Eisdecke der Antarktis größer und langlebiger wurde.

Die Autoren warnen auch davor, dass die Ergebnisse bedeuten, dass die Reaktion der Antarktis auf den Klimawandel möglicherweise schwieriger vorherzusagen ist als bisher angenommen. Co-Autor Axel Timmermann, Direktor des Zentrums für Klimaphysik am Korea Institute of Basic Sciences, wies darauf hin, dass der antarktische Eisschild möglicherweise empfindlicher auf äußere Einflüsse reagiert als bisher erwartet, was auch eine wichtige Frage aufwirft: Wie wird er sich in Zukunft im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung verändern?

Das Forschungsteam betonte, dass Eisschilde nicht immer reibungslos und allmählich auf Umweltveränderungen reagieren. Sie können nach dem Überschreiten einer Schwelle plötzlich ihr Verhalten ändern und ihre Sensibilität gegenüber äußeren Einflüssen deutlich verändern. Das Verständnis, wann und warum diese Übergänge stattfinden, ist entscheidend für die Verbesserung der Genauigkeit von Vorhersagen über den zukünftigen Anstieg des Meeresspiegels.