Ein leckeres Eis schmilzt im Sommer innerhalb weniger Minuten. Ein kompakter Eisblock, wie man ihn vor Erfindung des Kühlschranks benutzte, kann viele Stunden oder sogar Tage durchhalten. Aber wie lange braucht ein Eisblock zum Schmelzen, der eine Fläche von 1,9 Millionen Quadratkilometern einnimmt – etwa dem Fünffachen Deutschlands –, und an manchen Stellen mehr als 3500 Meter dick ist?
Eine Antwort gibt jetzt eine britisch-amerikanische Forschergruppe: Der Westantarktische Eisschild, der hier gemeint ist, schmilzt kontinuierlich seit mindestens 9300 Jahren – allerdings nicht an der Oberfläche, sondern durch Gletscher, die das Eis ins Meer transportieren, wo es später schmilzt. Ab dem Moment, in dem das Eis schwimmt, verursacht es einen Anstieg des Meeresspiegels. Bei Beibehaltung der bisherigen Verlustrate würde der Eisschild in etwa 7000 Jahren verschwunden sein.
Dass die Westantarktis seit dem Ende der letzten Eiszeit abschmilzt, ergaben bereits Untersuchungen von Geröllablagerungen und Erosionsspuren, die man rund um die Antarktis findet. Aus der Radiokohlenstoff-Datierung von Meeressedimenten, die aus den Überresten von Lebewesen bestehen und über dem Gletschergeröll zu finden sind, schlossen Wissenschaftler, dass das Eis in der vom Ross-Eisschelf teilweise bedeckten Rossbucht schon vor 14000 Jahren zurückwich. Die Aufsetzlinie des Eisschilds dort hat sich innerhalb der letzten 7500 Jahre um etwa 900 Kilometer zurückgezogen.
John Stone, Geologie-Professor an der University of Washington in Seattle, und seine Kollegen haben eine andere Methode der Gesteins-Analyse gewählt. Ihre Aufmerksamkeit war nicht auf Gestein gerichtet, das der Gletscher vor sich hergeschoben hat. Stattdessen untersuchten sie Steine, die auf Berggipfeln im Eis eingeschlossen und zunächst vollständig vom Gletscher bedeckt waren – nach dessen Abschmelzen wurden sie wieder freigegeben. Der Clou dabei: Ab dem Zeitpunkt, wo das Eis die Steine freisetzte, begann in ihnen gewissermaßen eine radioaktive Uhr zu ticken, die John Stone „nur” noch abzulesen brauchte.
Seit dem Moment, in dem das Gestein auf den Berggipfeln nicht mehr mit Eis bedeckt war, wurde es wie alles auf der Erde mit der kosmischen Strahlung bombardiert. Wenn eines ihrer Teilchen ein Sauerstoff-Atom im Gesteinsquarz trifft, wird dieses Atom zertrümmert. Es entsteht ein radioaktives Beryllium-Isotop Be-10. Dieses Isotop zerfällt mit einer Halbwertszeit von etwa 1,5 Millionen Jahren in das Bor-Isotop B-10. Aus den heute im Gestein gefundenen Anteilen der Isotope Be-10 und B-10 und einem Korrekturfaktor berechnete Stone, seit wann ein bestimmter Stein nicht mehr unter einer Eisschicht lag.
Die Wissenschaftler sammelten die Steine in den Berggipfeln der Ford Ranges. Diese Gebirgsketten im Marie Byrd Land erstrecken sich von der Küste aus etwa 80 Kilometer ins Innere der Westantarktis. Dort verschwinden sie unter einer 1200 Meter hohen Eisschicht. Die heute nicht mehr bedeckten Gipfel in Küstennähe ragen bis zu 700 Meter über die Eisdecke hinaus.
Die Auswertung der Gesteinsdaten zeigt eine überraschend eindeutige und gleichförmige Beziehung zwischen der Fundhöhe eines Steins und der Zeitspanne, während der er der kosmischen Strahlung ausgesetzt war. Demnach sank die Eisdecke in den letzten 9300 Jahren in den Ford Ranges kontinuierlich um 2,5 bis 9 Zentimeter pro Jahr. Lediglich an einigen Stellen in Küstennähe fanden die Forscher eine abrupte Zunahme der Ausdünnrate vor etwa 3000 Jahren. An einer Stelle sank die Eisoberfläche innerhalb von 1000 Jahren um 350 Meter, stabilisierte sich dann aber wieder. Der Grund dafür war wohl das Vordringen der Aufsetzlinie. Dadurch wurde Eis, das vorher noch auf dem Boden auflag, zu schwimmendem Schelfeis. Die landeinwärts angrenzenden Eismassen verloren den Halt und sanken rapide.
„In diesem Teil der Welt ist die Eiszeit eben noch nicht zu Ende”, bringt es Stone auf den Punkt. Während die Eiskappen der Nordhalbkugel bereits vor etwa 8000 Jahren endgültig abgeschmolzen waren, ist der Anpassungsprozess der Westantarktis an das wärmere Nacheiszeitklima bis heute nicht abgeschlossen. Das Ergebnis des kontinuierlichen Schmelzens der Westantarktis passt auch zu theoretischen Berechnungen über das vergangene und künftige Verhalten des Eisschilds. „Die Übereinstimmungen zwischen Stones Ergebnissen und unserem Modell sind überraschend gut”, stellt Philippe Huybrechts fest. Der belgische Glaziologe arbeitet in Bremerhaven am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung. Er war maßgeblich am 2001 veröffentlichten dritten Klimabericht der Vereinten Nationen beteiligt. Sein Modell geht ebenfalls vom kontinuierlichen Abschmelzen des Westantarktischen Eisschilds seit etwa 10000 Jahren aus. In der ursprünglichen Version, die den vom Menschen verursachten Treibhauseffekt nicht berücksichtigte, endet der Abschmelzprozess innerhalb der nächsten 1000 Jahre. Ab dann würde das Erdklima unter natürlichen Bedingungen wieder auf die nächste Eiszeit zusteuern, und der Eisschild würde wieder wachsen.
Unter der Annahme eines mittleren Anstiegs der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre um das Vierfache, zwischen 1990 bis 2130, erhielten Huybrechts und sein Kollege Jan de Wolde von der Universität Utrecht ein zunächst paradox erscheinendes Ergebnis: Das Eisvolumen der Gesamtantarktis würde demnach innerhalb der nächsten 1000 Jahre nicht etwa ab-, sondern zunehmen – denn in der wärmeren Atmosphäre wird mehr Niederschlag fallen, der in der Antarktis als Schnee niedergeht und liegen bleibt. Der Grund: Eine Temperaturerhöhung um einige Grad Celsius führt in der Antarktis wegen der niedrigen Durchschnittstemperaturen um minus 35 Grad Celsius noch nicht zum Erreichen des Schmelzpunkts. Das zusätzlich in der Antarktis als Eis gebundene Wasservolumen wird bis zum Jahr 3000 zu einer mittleren Abnahme des Meeresspiegels um insgesamt 60 Zentimeter führen. Das ist kein Grund zu frohlocken. Denn im gleichen Zeitraum wird nach der Modellrechnung von Huybrechts und de Wolde allein das Abschmelzen des grönländischen Eisschilds den Meeresspiegel um etwa das Zehnfache dieses Betrags ansteigen lassen.
Der kritische Faktor bei den Modellrechnungen bleibt das bisher schwer zu berechnende Verhalten des Westantarktischen Eisschilds. Es gibt Hinweise darauf, dass er sich in den letzten 600000 Jahren mindestens einmal vollständig aufgelöst hat. „Man hat Kieselalgen unter dem Eisschild gefunden, 400 Kilometer oberhalb der gegenwärtigen Aufsetzlinie”, erklärt Robert Bindschadler vom Goddard Space Flight Center der NASA. „Diese Art von Kieselalgen gibt es erst seit 600000 Jahren. Sie können da nur hingekommen sein, wenn es dort während dieses Zeitraums irgendwann einmal kein Eis gegeben hat.”
Bindschadler und andere Forscher befürchteten bis vor kurzem, dass der Westantarktische Eisschild rasch völlig abschmelzen könnte, was einen Anstieg des Meeresspiegels von fünf bis sechs Metern verursachen würde. Doch neue Erkenntnisse über die Eisströme, die mit Geschwindigkeiten von einigen 100 Metern pro Jahr Eis in die Ross-See transportieren, haben die Forscher umdenken lassen. Vieles spricht dafür, dass die Eisströme riesigen Schwankungen unterliegen und von Zeit zu Zeit völlig zum Stillstand kommen. Im Mittel wird somit wesentlich weniger Eis abtransportiert als bisher gedacht. Der in der Antarktis fallende Schnee reicht deshalb aus, um das tatsächlich abtransportierte Eis größtenteils zu ersetzen. Auch Huybrechts glaubt nicht an einen Kollaps innerhalb weniger Jahrhunderte: „Wir haben dafür keinen überzeugenden Mechanismus.”
Ein Verschwinden des Ostantarktischen Eisschilds steht von vornherein nicht zur Debatte. Sein vollständiges Abschmelzen würde den Meeresspiegel um etwa 55 Meter steigen lassen. Den dazu erforderlichen Temperaturanstieg in der Antarktis um 20 Grad Celsius halten aber selbst die pessimistischsten Klimaforscher in den nächsten Jahrhunderten für ausgeschlossen. Trotzdem haben sie schon geschätzt, wie lange das Abschmelzen der Ostantarktis dauern würde: mindestens 10000 Jahre.
Axel Tillemans
