Was uns das arktische Eis in Grönland über den Klimawandel verrät

Wenn man auf dem grönländischen Eisschild stand, hatte man leicht das Gefühl, als sei die ganze Welt zugefroren. Die glitzernde, weiße Fläche erstreckte sich so weit ich sehen konnte in alle Richtungen, ihre windgepeitschte Oberfläche kräuselte sich wie das Meer.

Aber ich wusste, dass die Landschaft angesichts der Erwärmung des Planeten tatsächlich unglaublich verletzlich ist. Analysen der NASA zeigen, dass Grönland jedes Jahr durchschnittlich 270 Gigatonnen Eis verliert – genug, um etwa 10 Millionen olympische Schwimmbecken zu füllen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich der Verlust noch verstärken wird, da die vom Menschen verursachte Umweltverschmutzung den Planeten weiter aufheizt.

Ich reiste diesen Frühling zusammen mit einem Team von Wissenschaftlern in diese abgelegene Ecke des Eisschildes, um herauszufinden, wie groß die Probleme in Grönland genau sind. Sie lagerten zwei Monate lang bei Minusgraden und versuchten dabei, durch mehr als 1.600 Fuß Eis zu bohren . Ihr Ziel: Gesteine ​​unter der Eisdecke freizulegen, die Aufschluss darüber geben könnten, wann Grönland das letzte Mal vollständig geschmolzen ist – und wann das wieder passieren könnte.

Deshalb ist diese Arbeit für die Zukunft der Welt so wichtig:

Laut einer letztes Jahr in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie sind die Durchschnittstemperaturen in der Arktis bereits 3 Grad Celsius (5,4 Grad Fahrenheit) wärmer als im Jahr 1979. Dieser Anstieg ist viermal höher als der weltweite Durchschnitt im gleichen Zeitraum.

Wissenschaftler sagen, dass diese schnelle Erwärmung das Ergebnis einer Rückkopplungsschleife ist, die als „arktische Verstärkung“ bekannt ist und durch schwindendes Eis auf der Meeresoberfläche verursacht wird.

Wenn die Meeresoberfläche gefroren ist, reflektiert das strahlend weiße Meereis den Großteil des auftreffenden Sonnenlichts und sendet zwei Drittel dieser Strahlung zurück in den Weltraum. Da jedoch die Erwärmung des Wassers und die steigenden Lufttemperaturen zum Schmelzen des Meereises führen, wird mehr einfallendes Sonnenlicht von der dunklen Meeresoberfläche absorbiert. Dadurch wird das Wasser erwärmt, wodurch das Wachstum von Meereis verhindert wird, was dazu führt, dass der Ozean noch heißer wird.

Im Vergleich zum Durchschnitt von 1981 bis 2010 hat die Arktis 595.000 Quadratmeilen Meereis verloren – genug, um die Fläche von Texas, Kalifornien, Colorado und New York zusammen zu füllen. Meereis bildet sich auch später im Herbst und verschwindet früher im Frühjahr. Dieser Verlust beschleunigt nicht nur die Erwärmung; Es schadet den Menschen und Tieren, deren Überleben auf Meereis angewiesen ist. Als ich in Grönland war, sprach ich mit Bewohnern der abgelegenen Stadt Qaanaaq im Norden, die sagten, dass sie aufgrund des schwindenden Meereises keine stabile Plattform mehr hätten, von der aus sie jagen und angeln könnten.

Auch verschwindendes Landeis – etwa Eisschilde und Gletscher – kann eine Rückkopplungsschleife erzeugen. Da Land jedoch nicht ganz so dunkel ist wie die Meeresoberfläche, verursacht es nicht so viel zusätzliche Erwärmung. Dies ist zum Teil der Grund dafür, dass sich der Südpol (der vom antarktischen Kontinent bedeckt ist) nicht so schnell erwärmt wie der Nordpol (der vom Ozean umgeben ist). Die Antarktis wird auch durch das riesige, kalte Südpolarmeer geschützt und durch Wetterbedingungen abgefedert, die verhindern, dass große Mengen heißer Luft über den gefrorenen Kontinent eindringen.

Schmelzendes Meereis trägt nicht zum Anstieg des Meeresspiegels bei, da es sich bereits im Ozean befindet. Stellen Sie sich einen Eiswürfel vor, der in einem Glas Wasser schwimmt – die Wassermenge, die er im gefrorenen Zustand verdrängt, entspricht in etwa der Flüssigkeitsmenge, die er beim Schmelzen hinzufügt, sodass sich der Gesamtwasserstand nicht ändert.

Aber die arktische Verstärkung, die aus dem verschwindenden Meereis resultiert, deutet auf große Probleme für das Eis an Land hin – insbesondere für den grönländischen Eisschild. Der sich erwärmende Ozean sickert unter das Eis und schmilzt es von unten. Höhere Lufttemperaturen führen auch zu einem verstärkten Schmelzen an der Oberfläche; Anfang des Sommers führten mehrere Warmluftstöße zum Abschmelzen der Eisdecke auf einer Fläche von mehr als 300.000 Quadratmeilen.

Wenn das gesamte Landeis schmilzt, fließt es in den Ozean und erhöht den Meeresspiegel um etwa einen dreiviertel Millimeter pro Jahr. Laut dem Weltklimarat verliert Grönland doppelt so schnell an Masse wie die Antarktis.

Jörg Schaefer, Klimageochemiker am Lamont Doherty Earth Observatory und leitender Forscher des Bohrprojekts, über das ich geschrieben habe, nannte den grönländischen Eisschild „den kränksten Patienten im Klimasystem“.

Ein Anstieg des Meeresspiegels um ein paar Zentimeter hört sich vielleicht nicht nach viel an, aber die Küstengemeinden spüren bereits die Folgen. Steigende Ozeane können die Infrastruktur überschwemmen und Nachbarschaften überfordern, selbst wenn kein Regen fällt; Ein aktueller Bericht der National Oceanic and Atmospheric Administration ergab, dass sich die Überschwemmungen an sonnigen Tagen in den Vereinigten Staaten in den letzten zwei Jahrzehnten verdoppelt haben. Salzwasser dringt in unterirdische Wasserreserven ein, zerstört Wälder und vergiftet landwirtschaftliche Felder von North Carolina bis Bangladesch. Eine Studie ergab, dass ein höherer durchschnittlicher Meeresspiegel rund um New York dazu führte, dass die Überschwemmungen durch Hurrikan Sandy weiter ins Landesinnere reichten und 70.000 weitere Menschen trafen, was die Kosten des Sturms um 8 Milliarden US-Dollar erhöhte.

Und die Schmelze aus Grönland wird voraussichtlich noch viel schlimmer werden. Selbst wenn die Welt heute aufhören würde, Treibhausgase auszustoßen, ergab eine letztes Jahr veröffentlichte Studie, dass die Eisdecke bis zum Jahr 2100 mehr als 110 Billionen Tonnen Eis verlieren wird – was einen Anstieg des globalen Meeresspiegels um fast einen Fuß auslösen würde. Und im schlimmsten Fall von Erwärmungsszenarien gehen neuere Klimamodelle davon aus, dass allein Grönland bis zum Ende des Jahrhunderts einen weiteren Anstieg des Meeresspiegels um sieben Zoll verursachen könnte. Eine so starke Schmelze würde New York überschwemmen, Miami überschwemmen und könnte ganze Inselstaaten von der Landkarte tilgen.

Vor fast einem Jahrzehnt hatte der Co-Direktor von Schaefer und GreenDrill, der Geologe Jason Briner von der University at Buffalo, die seltene Gelegenheit, eine Gesteinsprobe zu analysieren, die unter dem dicksten Teil des grönländischen Eisschildes entnommen worden war. Sie fanden heraus, dass das Gestein in den letzten 1,1 Millionen Jahren dem Sonnenlicht ausgesetzt war – was bedeutete, dass Grönland unter klimatischen Bedingungen, die sich nicht so sehr von denen unterschieden, in denen wir heute leben, fast vollständig eisfrei war.

Derzeit enthält Grönland genug Eis, um den Meeresspiegel um etwa 24 Fuß anzuheben. Ein vollständiges Abschmelzen des Eisschildes wird zu unseren Lebzeiten nicht stattfinden, aber die möglichen Folgen für künftige Generationen wären katastrophal. Laut einer Analyse von Climate Central würde ein so starker Anstieg des Meeresspiegels 440.000 Quadratmeilen Land zerstören, auf dem derzeit mehr als 375 Millionen Menschen leben. Die National Mall würde unter Wasser stehen. Shanghai, Amsterdam und die gesamte untere Hälfte Floridas würden verschwinden.

Aber direkte Beobachtungen und Computermodelle allein können nicht genau vorhersagen, wie stark Grönland infolge des modernen Klimawandels schmelzen wird.

„Einige Modelle sagen, dass Nordgrönland stark schmilzt“, sagte mir Briner, wenn der Planet warm wird. Und einige Modelle sagen: „Nein, nein, nein, Nordgrönland ist wirklich robust – das ist ein Überlebenskünstler da oben.“

GreenDrill – das Projekt, das Schaefer und Briner (und mich) an die Spitze des Eisschildes brachte – zielte darauf ab, diese Unsicherheit zu beseitigen, indem das Grundgestein Grönlands nach Hinweisen auf sein Verhalten in der Vergangenheit analysiert wurde.

Gesteine, die von Eisschichten begraben wurden, tragen chemische Signaturen davon, wann sie das letzte Mal Sonnenlicht gesehen haben. Durch das Sammeln von Material aus verschiedenen Teilen Grönlands hofft das GreenDrill-Team herauszufinden, welche Teile der Eisdecke zuerst verschwinden, wenn die Temperaturen zu steigen beginnen. Ihre Ergebnisse können dazu beitragen, die Modelle zu verbessern, mit denen Wissenschaftler vorhersagen, wie Grönland angesichts der vom Menschen verursachten Erwärmung schmelzen wird – und was das für den Anstieg des Meeresspiegels bedeutet.

„Man kann diese Aufzeichnungen fast wie ein Geschichtsbuch lesen“, sagte Allie Balter-Kennedy, Gletschergeologin bei Lamont Doherty und weiteres Mitglied des GreenDrill-Teams. „Es ist wichtig, um etwas über die Geschichte der Erde zu erfahren, aber hoffentlich noch wichtiger, um in die Zukunft zu projizieren.“

Die Gewinnung dieser entscheidenden Grundgesteinsproben unter dem Eis erforderte Millionen von Dollar und ein Team von 12 Wissenschaftlern und Ingenieuren. Einige, wie der leitende Bohrer Tanner Kuhl vom US-amerikanischen Eisbohrprogramm, waren Spitzenexperten auf ihrem Gebiet. Andere, wie Balter-Kennedy und Caleb Walcott, Doktorand an der University at Buffalo, waren ganz am Anfang ihrer Karriere vielversprechende Wissenschaftler. Gemeinsam reisten sie zu abgelegenen Feldlagern auf dem Eisschild, um eine noch nie dagewesene Aufgabe zu erfüllen.

„Ich bin einfach immer wieder beeindruckt von der menschlichen Qualität dieser Mannschaft“, sagte Schaefer.

Mehr als einen Monat lang schliefen die Mitglieder des GreenDrill-Teams auf Feldbetten in unbeheizten Zelten und bereiteten ihre Mahlzeiten auf Propangasöfen zu. Ihr gesamtes Trinkwasser musste aus Schnee geschmolzen werden. Sie konnten weder duschen noch telefonieren. Obwohl die Sonne 24 Stunden am Tag schien, stieg die Temperatur selten über 0 Grad Fahrenheit.

Das Erreichen des abgelegenen Ortes war ein eigenes logistisches Abenteuer. Die Fotojournalistin Bonnie Jo Mount und ich brauchten vier Flüge mit kommerziellen Fluggesellschaften und einen von der US National Science Foundation organisierten Helikopterflug, um das GreenDrill-Feldlager für unsere Berichterstattung in diesem Frühjahr zu erreichen. Ein für die Jahreszeit ungewöhnlicher Schneesturm verzögerte unsere Ankunft auf dem Inlandeis um fast eine Woche.

Während wir in der Stadt darauf warteten, dass sich das Wetter besserte, hatten die Wissenschaftler auf der Eisdecke mit Schneetreiben und Böen von 50 Meilen pro Stunde zu kämpfen – und außerdem mit einem Riss im Eis, der das gesamte Experiment gefährdete. Einer der Bohrstandorte lag an einem Hang, und Briner erinnerte sich, wie eisige Winde vom Eis wehten und drohten, ihre Zelte wegzublasen.

„Es war ein wenig erschreckend“, sagte Briner. „Aber für jede Herausforderung und jede Panik, die ich in einem schlimmen Sturm erleben könnte, gibt es ebenso viele Belohnungen. … Es ist inspirierend, in solch unberührten, dramatischen und beeindruckenden Landschaften zu arbeiten.“

Doch während meiner drei Tage auf dem Eisschild habe ich gesehen, wie viel Entschlossenheit es erfordert, unter diesen harten Bedingungen zu arbeiten. Maschinen sind weniger effektiv und gehen bei Kälte schneller kaputt. Batterien sind schneller leer. Jede Aufgabe dauert länger, weil sie mit unhandlichen Handschuhen oder tauben Fingern erledigt werden muss. Das einfache Anziehen am Morgen wurde zu einer Tortur, als ich mehrere Schichten langer Unterwäsche anzog, dann einen Pullover und eine Fleecehose, dann eine Skihose und eine bauschige Jacke, die mich wie den Pillsbury Dough Boy aussehen ließ.

Es gibt einen Grund, warum Wissenschaftler noch nie zuvor versucht haben, mehrere Grundgesteinsproben unter mehr als 1.000 Fuß Eis zu entnehmen, sagte mir Schaefer: „Das ist wirklich nicht einfach.“

Aber er sagte, das Projekt sei das Risiko wert, denn die Menschen müssten wissen, wie stark die Eisdecke schmelzen könne, wenn sich der Planet weiter erwärme.

„Der grönländische Eisschild ist wahrscheinlich Patient Nummer eins im Klimasystem“, sagte Schaefer. Und GreenDrill ist „im Grunde eine Biopsie“, die zeigen wird, in wie großen Schwierigkeiten sich die Eisdecke befindet.