Klimakrise: Regimewechsel im Südpolarmeer: Die Antarktis kühlt die Erde nicht mehr

Noch bis vor ein paar Jahren gab es eine Region auf der Welt, die dem Klimawandel weitgehend trotzte: die Antarktis. Während das Meereis im Nordpolarmeer schon seit Jahrzehnten schrumpfte, verhielt es sich im Südpolarmeer erstaunlich stabil. Es pulsiert mit den Jahreszeiten, schmilzt also von September bis Februar und baut sich im Rest des Jahres wieder auf. Ab dem Jahr 2007 dehnte es sich über die Jahre immer weiter aus. Für die Wissenschaft war das eine Überraschung, ließen Klimamodelle doch eine kontinuierliche Abnahme erwarten.

Doch dann kam das Jahr 2015, in dem sich ein Umbruch vollzog, den Klimaforscher als einen der größten im heutigen Erdsystem bezeichnen. Die Ausdehnung des antarktischen Meereises sackte förmlich ein. Seither fehlt eine eisbedeckte Fläche, die größer ist als Grönland.

Nun hat ein Team um Aditya Narayanan von der Universität von New South Wales in Sydney mit einem Eis-Ozean-Modell den Rückzug des Meereises rekonstruiert und jenes mit tatsächlichen Beobachtungen geeicht. „Wir haben die Teile des Puzzles zusammengefügt“, sagt der Meeresphysiker. Das Ergebnis, das er und sein Team im Wissenschaftsjournal Science Advances präsentieren: Im Südpolarmeer hat ein Regimewechsel stattgefunden. Dieser könnte nicht nur Ökosysteme und Schelfeis erodieren, sondern auch die Erderwärmung beschleunigen. „In der Vergangenheit trug die Antarktis dazu bei, die globale Erwärmung abzufedern“, schreiben drei der Autoren in einem Begleitkommentar auf der Plattform The Conversation. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sie nun möglicherweise in die entgegengesetzte Richtung umschlägt.“

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben drei Phasen des Umbruchs identifiziert. Es begann in der Luft: Seit Jahrzehnten gewinnen Westwinde an Stärke, also Sturmsysteme, die rund um Antarktika zirkulieren. Ein Grund: Die Antarktis erwärmt sich langsamer als die Tropen und dieses wachsende Temperaturgefälle erzeugt mehr Bewegung in der Luft. Das wiederum saugt relativ warmes, salzhaltiges Tiefenwasser nach oben – wenngleich nicht ganz bis zur Oberfläche; denn dort versperrte eine Süßwasserlinse den weiteren Aufstieg. Wie ein Deckel lag sie auf dem Ozean.

Diese Wasserschichtung rund um die Antarktis ist eigentlich ein physikalisches Unding, hat wärmeres Wasser doch eine geringere Dichte als kaltes und müsste daher aufsteigen. „Das gibt es nur in den Polarregionen“, sagt der Ozeanograf Alexander Haumann vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven, der an der Studie beteiligt war. Er erklärt das Phänomen anhand eines Latte macchiato: oben Milchschaum, unten der heißere Espresso. Dass diese Anordnung so hält, liegt an den Luftbläschen im Schaum, die diesen leichter machen.

Auf das Südpolarmeer übertragen, heißt das: oben die kalte Süßwasserlinse, unten das wärmere zirkumpolare Tiefenwasser. Möglich macht das in dem Fall der Salzgehalt: Weil Niederschläge und das im Sommer abschmelzende Meereis das Oberflächenwasser salzärmer und damit weniger dicht machen, liegt es trotz seiner geringen Temperatur obenauf. Wobei wärmer relativ ist und null bis ein Grad Celsius bedeutet. „Kein Wasser, in dem man baden kann“, kommentiert Haumann. „Aber warm genug, um Eis wegzuschmelzen.“

Das entscheidende Ereignis aber spielte sich Mitte 2015 ab: Eine Reihe von Stürmen gelangte weiter in den Süden als gewöhnlich. Sie wühlten das Wasser am Eisrand auf und durchwirbelten jene Schutzschicht. Daraufhin konnte das Jahrhunderte bis Jahrtausende alte Tiefenwasser an die Oberfläche dringen und das Meereis von unten abschmelzen, vor allem in der Ostantarktis.

Wieso die Winde so heftig ausfielen, versucht Haumann noch immer zu verstehen; womöglich hing das mit dem El-Niño-Ereignis in jenem Jahr zusammen. Der Durchbruch des wärmeren Tiefenwassers bis an die Oberfläche markiert jedenfalls eine grundlegende Veränderung im Südpolarmeer hin zu einer schwächeren Meereisausdehnung. „Dieser Zustand wird länger anhalten“, sagt Haumann.

Ab 2018 begann schließlich eine Phase, in der sich jener Zustand konsolidierte und im Jahr 2023 zu einem Allzeit-Tief der Meereisausdehnung führte. Das hängt mit Rückkopplungen im System zusammen, die sich selbst verstärken: Zum einen entblößt der Rückzug des Meereises die dunklere Ozeanoberfläche. Diese absorbiert mehr Sonnenstrahlen und die Extrawärme behindert den Aufbau des Meereises im nachfolgenden Winter. Weil zum anderen weniger Meereis da ist, kann auch weniger schmelzen. Und das hält den oberen Ozean wärmer und salziger, was wiederum die Formation neuen Meereises verhindert.

Dieser Teufelskreis betrifft vor allem die Ostantarktis. In der Westantarktis dominierte ein anderer Prozess: Weil warme und feuchte Luft aus den Subtropen schubweise eingedrungen ist, vergrößerte sich die Wolkendecke. Das pufferte zwar die Sonneneinstrahlung ab, konservierte aber gleichzeitig die Wärme, welche die Erdoberfläche abstrahlte. Die Hitze wurde förmlich eingesperrt, erwärmte den Ozean in der Westantarktis und dezimierte das Meereis, besonders in den Sommern 2016 und 2019.

Ob es sich dabei um einen Kipppunkt handelt, also um einen irreversiblen Prozess, der zu einem fortschreitenden Abbau des antarktischen Meereises führt, können Narayanan und Haumann bisher nicht sagen. Zwar nehmen infolge des Klimawandels die Winde zu, die den Ozean rund um die Antarktis vermischen und damit von seiner Eishaut befreien. Doch es gibt auch einen Gegentrend: Mehr Niederschlag und Schmelzwasser von den Gletschern der Antarktis spülen mehr Süßwasser ins Südpolarmeer und das könnte die Süßwasserlinse eines Tages wiederherstellen. „Wir sind uns nicht sicher, wo das Gleichgewicht in Zukunft liegen wird“, sagt Narayanan und findet das beunruhigend. Schließlich handele es sich um ein „planetares Experiment mit offenem Ausgang“.

Die derzeitigen Klimamodelle sind jedenfalls nicht in der Lage, das hinreichend zu beantworten. Sie besitzen eine noch zu niedrige Auflösung und können Prozesse wie das Zusammenspiel von Meereis und der Dynamik im Ozean nur unzureichend abbilden. Um das zu ändern, planen AWI-Forscherinnen und Forscher eine Reihe von Messkampagnen in der Antarktis im Rahmen der Antarctica InSync-Mission. Haumann zufolge ist es die größte internationale Antarktis-Mission aller Zeiten. Wenn alles nach Plan geht, sollen die Schiffe in zwei Jahren in Richtung Süden auslaufen.

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