Thwaites-Gletscher durch steigende Meerestemperaturen bedroht

Sep 07, 2023

NevadaToday

Ted Scambos, Co-Hauptforscher der University of Colorado, Boulder, nimmt letzte Anpassungen an der Ausrüstung des Turms vor, um sich auf den Winter 2022–2023 in der Antarktis vorzubereiten.

Ted Scambos, Co-Hauptforscher der University of Colorado, Boulder, nimmt letzte Anpassungen an der Ausrüstung des Turms vor, um sich auf den Winter 2022–2023 in der Antarktis vorzubereiten.

Ted Scambos, Co-Hauptforscher der University of Colorado, Boulder, nimmt letzte Anpassungen an der Ausrüstung des Turms vor, um sich auf den Winter 2022–2023 in der Antarktis vorzubereiten.

Der Thwaites-Gletscher in der Westantarktis erodiert mit jedem Jahr schneller aus dem Ozean und droht, sich innerhalb von Jahrzehnten bis einigen Jahrhunderten zurückzuziehen und zusammenzubrechen. Wenn dies der Fall ist, wird es möglicherweise einen Großteil des westantarktischen Eisschildes mit sich ziehen. Die Region verfügt über genügend Eis, um den Meeresspiegel um bis zu 3 Meter anzuheben. Scott Tyler, Professor am College of Science, arbeitet zusammen mit seinem Laborleiter Chris Kratt mit einem internationalen Team von Wissenschaftlern zusammen, um herauszufinden, wie schnell dies geschehen könnte.

„Basierend auf den jüngsten Arbeiten könnte der schwimmende Teil des Thwaites-Gletschers in nur drei bis fünf Jahren auseinanderbrechen“, sagte Tyler, ein Hydrologe und Teammitglied der International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC). „Danach gibt es wenig mehr, was den Gletscher und den Rest des Eises in der Westantarktis davon abhält, in den Ozean zu schmelzen, und es könnte schließlich zu einem erheblichen Anstieg des globalen Meeresspiegels führen. Wie lange das dauern wird, ist noch eine offene wissenschaftliche Frage, aber.“ Wir sprechen hier nicht von geologischer Zeit, sondern von Jahrzehnten bis Jahrhunderten, und die Küstengemeinden werden in den nächsten Jahren bis Jahrzehnten Abhilfe schaffen und Entscheidungen treffen müssen.

„Unsere Arbeit zielt darauf ab, das Zeitfenster zu verkürzen, damit wir wissen, was uns erwartet, und effektive und effiziente Pläne für den Schutz der kritischen Infrastruktur entlang unserer Küsten erstellen können, darunter Städte, Schifffahrtshäfen, petrochemische Anlagen und sogar Kläranlagen die sich an den heutigen Küstenlinien befinden.“

Gletscherspalte auf dem Thwaites-Gletscher

Um die Größe des Gletschers ins rechte Licht zu rücken: Er ist etwas größer als Florida. Es ist im Durchschnitt mehr als eine Meile dick, einige davon liegen über der Wasserlinie, andere darunter. Das ITGC ist ein internationales Projekt mit Unterstützung der National Science Foundation der Vereinigten Staaten und des National Environmental Research Council des Vereinigten Königreichs und umfasst ein internationales Team von etwa 100 Wissenschaftlern und Ingenieuren, die das Geheimnis des Gletschers entschlüsseln möchten, den einige heute den Spitznamen „ Weltuntergangsgletscher.

„Das Eindringen von warmem Meerwasser ist die Ursache, die dazu führen könnte, dass sich der Korken löst, der die Schnee- und Eismassen davon abhält, in den Ozean zu gelangen“, sagte Kratt.

Das Team konzentriert sich auf das 60 Kilometer breite Schelfeis am vorderen Ende des Thwaites-Gletschers, das sich über die Küstenlinie der Antarktis hinaus erstreckt und ein 800 Fuß dickes schwimmendes Schelfeis im Amundsenmeer bildet.

Tyler und Kratt verwenden modernste Lasertechnologie, um sowohl Temperatur als auch Vibrationen in einem fast kilometerlangen Glasfaserkabel zu überwachen, das durch das Schelfeis in den darunter liegenden Ozean verlegt wurde. Das Kabel fungiert als Thermometer und misst kontinuierlich etwa alle 20 Zoll die Temperatur sowohl im Eis als auch im Wasser. Dies ermöglicht es dem Team, die Dicke des Schelfeises sowie die Gezeitenströmung und das Eindringen von warmem Wasser unter das schwimmende Schelfeis zu überwachen. Bei der Vibrationsüberwachung handelt es sich um eine Pilotstudie, die noch in diesem Jahr fortgesetzt wird.

Tyler und Kratt, beide in der Abteilung für Geologische Wissenschaften und Ingenieurwissenschaften, begannen 2019 mit der International Thwaites Glacier Collaboration zusammenzuarbeiten und brachten ihre Erfahrungen mit der faseroptischen Distributed-Temperature-Sensing-Technologie in das Projekt ein. Tyler hatte bereits Erfahrung in der Antarktis und leitete von 2011 bis 2013 ein Team, das ein Bohrloch bohrte und mithilfe von Glasfasern die Eis- und Meerestemperatur auf dem McMurdo-Schelfeis maß.

Ihr aktuelles Projekt heißt TARSAN – Thwaites Amundsen Regional Survey and Network – und wird von der Oregon State University geleitet. Die University of Colorado, die University of Alaska Fairbanks und die Temple University sind neben mehreren britischen Institutionen Kooperationspartner in den USA. Es ist eines von acht Projekten der International Thwaites Glacier Collaboration. Das Forschungsprogramm stellt das größte und komplexeste wissenschaftliche Feldprogramm auf einem einzelnen Gletscher in der Geschichte der Antarktis dar.

Der TARSAN-Projektstandort mit zwei automatisierten Multisensorstationen, die im Januar 2020 auf dem östlichen Thwaites-Schelfeis installiert wurden, liegt etwa 800 verlassene Meilen von der Hauptbasis der US-Antarktis, der McMurdo-Station, entfernt. Die Westantarktis ist der stürmischste Teil des stürmischsten Kontinents der Welt. Die beiden automatisierten Stationen zeichnen das ganze Jahr über Wetterdaten, GPS-Positionen und Glasfaser-Temperaturprofile auf, selbst bei härtestem Wetter. Dazu gehörten Orkanwinde, die den Instrumententurm teilweise zum Einsturz brachten und zwei der Solarpaneele wegrissen. Der Schneefall hat die Ausrüstung der unteren Station unter einer 20 Fuß hohen Schneedecke begraben. Ein Teil der Daten wurde täglich per Satellitentelefon hochgeladen.

„Chris reiste im November 2021 in die Antarktis, um die Liegeplätze zu warten und alle Daten zu erhalten“, sagte Tyler. „Wir konnten nur komprimierte und gekürzte Aufzeichnungen übertragen, da die Satellitentelefone mit etwa 300 Baud senden, was der Internetgeschwindigkeit in den frühen 1990er Jahren entspricht. Glücklicherweise waren die Türme gut verkabelt, obwohl sie teilweise in der Schneedecke vergraben waren und von hohen Wellen getroffen wurden.“ Winden, sie hielten den Elementen stand und bewahrten die vollständigen Datensätze.“

Es war keine leichte Aufgabe, zur Forschungsstelle zu gelangen.

„Der erste Flug startete in Albany, New York, mit einer gecharterten NSF-Fluggesellschaft/einem Charterflug mit vielen Forschern an Bord“, sagte Kratt. „Vor dem Einsteigen hatten wir vier Tage isolierte Quarantäne, und dann mussten wir fast 24 Stunden lang maskieren, um nach Neuseeland zu gelangen, mit einem langen Zwischenstopp auf Hawaii. Und sie ließen uns überhaupt nicht aus dem Flugzeug. Als wir dort ankamen.“ Sie haben uns zwei weitere Wochen lang in einem Hotelzimmer unter Quarantäne gestellt, dann sind wir mit einem militärischen C-130-Flugzeug weitere achteinhalb Stunden lang zum Eis geflogen – und sind auf der McMurdo-Station gelandet.“

Neben den üblichen Herausforderungen bei Einsätzen in der Antarktis gab es auch logistische Herausforderungen im Zusammenhang mit Covid-19. Die geplanten dreiwöchigen Feldarbeiten wurden immer kürzer, bevor das fünfköpfige TARSAN-Team schließlich in einem weiteren fünfstündigen Flug von der McMurdo-Station zur abgelegenen Sommerbasis namens WAIS Divide reiste.

„Es waren zwanzig Leute im Lager und die Durchschnittstemperatur lag trotz 24 Stunden Tageslicht immer deutlich unter dem Gefrierpunkt.“ Sagte Kratt.

Das Team lagerte neun Tage lang auf dem abgelegenen Stützpunkt. Die engen Wetterfenster ermöglichten dem Team nur drei gute Tage für die vierstündige, 600 Meilen lange Hin- und Rückreise mit kleinen Twin Otter-Flugzeugen von WAIS Divide zu den Stationen auf dem östlichen Schelfeis von Thwaite.

„Während der meisten der drei Tagesausflüge – Hin- und Rückflug – ist es kalt und langweilig, auf den zweistündigen Flügen sieht man nur glattes Eis, Schnee oder Wolken, aber je näher man der Küste kommt, desto surrealer wird es aufregende Art und Weise", sagte Kratt. „Eines der Dinge, die man zuerst zu sehen beginnt, sind die spaltenden, riesigen Risse im Gletschereis und dann der zerschmetterte Rand des Schelfeises. Einige Gletscherspalten zeigen ‚schmutziges Eis‘, wieder gefrorene Sedimente, in denen schlammiges Meerwasser in Spalten nach oben sickert.“ Boden des Eises. Auf beiden Seiten des Flugzeugs gab es etwas Großartiges zu sehen.

Kratt beschrieb, was er sah, als sie sich dem Untersuchungsgebiet näherten: riesige Eisblöcke – das kollabierende Schelfeis mit stadtblockgroßen Eisbrocken, einige mehr als 300 Fuß hoch – „wie Stadtblöcke mit Gebäuden darauf“ als soweit das Auge reichte.

Als das kleine Flugzeug an den Standorten der beiden automatischen Stationen (einige Meilen voneinander entfernt) landete, konnte Kratt den Schaden sehen, den die Winde der Hurrikanstärke 5 angerichtet hatten. Der Datenmast der Telekommunikation war verbogen, ein Stützkabel gerissen und ein Solarpanel hing an einem Draht und hing kaum über dem Schnee. Das Aufnahmegerät war unter 20 Fuß festem Schnee begraben.

„Die gesamte Instrumentierung wurde eingesetzt, dann kam COVID, sodass es 2021 keine Feldsaison gab“, sagte Kratt. „Die Daten wurden täglich per Satellitenmodem empfangen (sehr langsam). Das System war jedoch relativ zuverlässig, da es vor einigen Jahren bei früheren Forschungen auf dem McMurdo-Schelfeis vor Ort getestet wurde, um die Temperaturen des Schelfeises und der Ozeane zu messen.“

Um einige der Instrumente zu bergen, die in den 20 Fuß Schnee vergraben waren, gruben sie mit einer Kettensäge und Schaufeln die große Grube mit Stufen, um bis zum Boden hinunterzuklettern.

„Wir hatten großes Glück, an diese Ausrüstung zu gelangen, insbesondere in der begrenzten Zeit, die wir hatten“, sagte Kratt. „Zum Glück haben die Piloten beim Graben mitgeholfen.“

Während die Piloten mit dem Graben beschäftigt waren, war Kratt damit beschäftigt, alle Daten der verteilten Temperaturmessung herunterzuladen.

„Es war eine große Erleichterung zu sehen, dass alle Daten intakt und abrufbar waren“, sagte er. „Da unsere Zeit knapp war, mussten wir besser organisiert sein und neue Prioritäten setzen, was wir erledigen konnten.“

Er kam im Januar 2022 aus der Antarktis mit einem Schatz an Meerestemperaturen unterhalb des Schelfeises über einen Zeitraum von 14 Monaten zurück.

„Die DTS-Systeme haben in den ersten beiden Überwachungsjahren eine sehr gute Leistung erbracht, mit einigen Unterbrechungen aufgrund der Stromversorgung mitten im Winter“, sagte Tyler. „Wir haben großartige thermische Profile und können sehen, dass im zweiten Jahr die Eis-Ozean-Grenzschicht deutlich verdünnt und stabilisiert wird, während die Grundschmelze an beiden Anlegestellen sehr gering ausfällt.“

Die Liegeplätze und Glasfaserkabel werden bis mindestens Anfang 2023 weiterhin Daten unter dem Schelfeis sammeln. Erin Pettit von der Oregon State University wird das TARSAN-Team während der Feldsaison 2023 leiten, wenn sie die DTS-Daten wiederherstellen und eine seismische Untersuchung durchführen werden ( Schwingungsstudien) mittels Laser und Glasfaserkabel.

Tyler ist Stiftungsprofessor und Direktor der Centers for Transformative Environmental Sensing Programs, einem von der National Science Foundation unterstützten Instrumentenzentrum, das sich auf die Entwicklung verteilter faseroptischer Sensorik, unbemannter Flugzeugfernerkundung und innovativer Umweltsensoren konzentriert.

Kratt unterrichtet Angewandte Geophysik und ist Leiter des CTEMPS-Labors.

Weitere Informationen zum Gesamtprojekt finden Sie auf der ITGC-Projektwebsite.

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