Dramatischer Eisschwund in Beringsee setzt sich fort

Historischer Rückgang

Das Eis der Beringsee zwischen Alaska und Russland, das sich jeden Winter neu bildet, schmilzt rasant: Laut einer am 02.09.2020 in Science Advances publizierten (und in zahlreichen Medien beachteten) Untersuchung ging es zuletzt so stark zurück wie in den vergangenen 5.500 Jahren nicht.

Amerikanische und japanische Forscher gewannen diese Ergebnisse auf der nur 537 km2 großen St.-Matthew-Insel in der Beringsee, 400 km westlich von Alaska. Zusammen mit ihren Mitautoren  analysierte Leitautorin Miriam Jones (USGS National Center in Reston, Virginia) die Konzentration der Sauerstoffisotope 16 und 18 in den verschiedenen Torfschichten eines 2012 von der Insel entnommenen 1,45 Meter langen Bohrkerns, welche die Veränderungen in der Atmosphäre und dem Pazifischen Ozean über die letzten 5.500 Jahre nachzeichnen. “Diese kleine Insel mitten in der Beringsee hat de facto aufgezeichnet, was im Ozean und in der Atmosphäre um sie herum geschieht”, so Jones Satellitenbilder zeigten schon länger, dass das arktische Meereis schwindet. Parallel dazu stiegen die CO2-Konzentration in der Luft und die Durchschnittstemperaturen auf der Erde stetig. Bisher war man jedoch der Ansicht, dass die winterliche Eisschicht in der Beringsee stabil bleibt. Durch die Analyse des Bohrkerns wissen die Forscher jetzt allerdings, dass das Eis im Vergleich zu anderen Jahrtausenden insgesamt deutlich abgenommen hat. Bei dem derzeitigen Tempo könnte die Beringsee bald völlig eisfrei sein. Das hätte starke Auswirkungen auf das Ökosystem.

Hohe Sensibilität des winterlichen Meereises des Beringmeeres gegenüber winterlicher Sonneneinstrahlung und Kohlendioxid während der vergangenen 5500 Jahre

Kurzfassung aus Science Advances

Die anomal niedrige Ausdehnung des winterlichen Meereises und der frühe Rückzug 2018 und 2019 stellen frühere Vorstellungen in Frage, dass das winterliche Meereis im Beringmeer über den instrumentellen Rekord hinaus stabil war, obwohl die langfristigen Aufzeichnungen begrenzt bleiben. Hier verwenden wir eine Aufzeichnung von Torfzellulose-Sauerstoffisotopen von St. Matthew Island zusammen mit Isotopen-fähigen Simulationen des allgemeinen Zirkulationsmodells (IsoGSM), um eine 5.500 Jahre lange Aufzeichnung der Ausdehnung des winterlichen Meereises im Beringmeer zu erstellen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Meereis im Beringmeer in den vergangenen 5.500 Jahren als Reaktion auf die zunehmende winterliche Sonneneinstrahlung und das atmosphärische CO2 abgenommen hat, was darauf hindeutet, dass der Nordpazifik sehr sensibel auf kleine Änderungen des Strahlungsantriebs reagiert. Wir stellen fest, dass die Meereisbedingungen von 2018 die niedrigsten der letzten 5.500 Jahre waren, und die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Meereisverlust die Veränderungen der CO2-Konzentrationen um mehrere Jahrzehnte verzögern könnte.

Einleitung

Das sommerliche Meereis im Arktischen Ozean ist in den letzten Jahrzehnten parallel zu den steigenden CO2-Emissionen geschrumpft. Die Ausdehnung des Meereises des Beringmeeres im Winter, das sich im Winter bildet und im Sommer unter dem modernen Klima fehlt, ist jedoch relativ stabil geblieben und/oder hat im Vergleich zu den Satellitenaufzeichnungen zugenommen, was darauf hindeutet, dass die Ausdehnung des Meereises im Winter weniger anfällig für anthropogene Klimaänderungen ist und stärker von der Variabilität der Ozean-Atmosphären-Zirkulation abhängt. Langfristprojektionen sagen für die Arktis als Ganzes einen 34%igen Verlust der Meereisausdehnung im Winter (Februar) durch 2081-2100 voraus, wobei Projektionen des Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) unter Verwendung des repräsentativen Konzentrationsweges (RCP) 8.5 verwendet werden. Allerdings war die Ausdehnung des winterlichen Meereises der Beringsee in den Jahren 2018 und 2019 um 60 bis 70% geringer als die mittlere Ausdehnung im vorhergehenden Frühjahr (Februar, März, April und Mai) von 1979 bis CE 2017, was darauf hindeutet, dass das winterliche Meereis der Beringsee schneller abnimmt als die Modelle vorhersagen. Der Rückgang in diesen Jahren wurde auf eine anomale südliche atmosphärische Strömung zurückgeführt, die auch die bodennahen Wassertemperaturen erhöhte. Wie sich diese jüngste Erwärmung und der Meereisverlust im Beringmeer in den langfristigen Kontext des Klimawandels einfügt, bleibt wegen der räumlichen Lücken und der geringen zeitlichen Auflösung der regionalen Paläoklima- und Paläo-Meereisaufzeichnungen ungeklärt. Dies ist zum Teil auf Ablagerungsbeschränkungen auf dem flachen Beringschelf zurückzuführen, das einen Großteil des Beringmeeres unterlagert, das während des Holozäns anfälliger für Erosion und geringe, unregelmäßige Sedimentansammlungen war.

Der Strahlungsantrieb durch steigende anthropogene CO2-Konzentrationen hat in den letzten Jahrzehnten zum raschen Rückzug des mehrjährigen Sommermeereises im heutigen Becken des Arktischen Ozeans geführt und damit die späten holozänen Abkühlungstendenzen umgekehrt. Der Anstieg des atmosphärischen CO2 [~10 Teile pro Million (ppm)] und anderer Treibhausgase während des mittleren bis späten Holozäns [~6 tausend Jahre (ka) vor bis zur vorindustriellen Gegenwart] fiel jedoch mit den Abkühlungstemperaturen (8) und der Ausdehnung des Meereises (9) im Arktischen Ozean zusammen, was darauf hindeutet, dass das Meereis der Region durch die abnehmende Sonneneinstrahlung im Sommer (~25 W m-2) durch Eis-Albedo-Rückkopplungen stärker erzwungen wird als die relativ geringen Veränderungen des vorindustriellen CO2 (~1 W/m2). Im weiteren Sinne deutet eine globale Proxy-Zusammenstellung der holozänen Temperaturen darauf hin, dass seit dem mittleren Holozän eine globale Abkühlung stattgefunden hat, im Gegensatz zu einer Erwärmung, die in Erdsystemmodellen aufgrund des Strahlungsantriebs durch steigende Treibhausgase in der Atmosphäre erfasst wird, was darauf hindeutet, dass Proxy-Rekonstruktionen regional oder saisonal verzerrt sind. Diese Diskrepanz zwischen den Proxydaten und den Modellergebnissen, die als Holozän-Temperatur-Rätsel bezeichnet wird, bleibt ungelöst. Frühere Datenzusammenstellungen zeigen eine spärliche Abdeckung des Nordpazifiks, wo die Meeresoberflächentemperaturen (SST) warm und das winterliche Meereis in der Beringsee im mittleren bis späten Holozän abnimmt. Der daraus resultierende Effekt ist eine Asynchronität zwischen dem arktischen und nordatlantischen Ozeanbecken und den nordpazifischen Proxy-Datensätzen.

Um Kontrollen des winterlichen Meereises der Beringsee zu untersuchen, verwenden wir moderne Simulationen eines isotopenaktivierten globalen Spektralmodells (IsoGSM), um Torfzellulose-Sauerstoffisotope aus einem Torfkern auf St. Matthew Island, Alaska, zu interpretieren. Wir benutzten diese Aufzeichnung, um auf Änderungen der atmosphärischen Zirkulation und die Ausdehnung des winterlichen Meereises der Beringsee über die letzten 5.500 Jahre zu schließen.

->Quellen:

  • Miriam C. Jones, Max Berkelhammer, Catherine J. Keller, Kei Yoshimura and Matthew J. Wooller: High sensitivity of Bering Sea winter sea ice to winter insolation and carbon dioxide over the last 5500 years, in: Science Advances  02 Sep 2020, Vol. 6, no. 36, eaaz9588, DOI: 10.1126/sciadv.aaz9588
  • science.orf.at/stories/3201559/
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