Auf ganz dünnem Eis

Acht Tage lang haben sich Stephen Hudson und seine Kollegen über den Arktischen Ozean treiben lassen. Die Forscher des Norwegischen Polarinstituts in Tromsø hatten ihr Schiff im Sommer 2012 am Rand einer Eisscholle vertäut und das Eis mit Instrumenten und Messgeräten gespickt.

"Wir wollten alle Aspekte des Wärmehaushaltes untersuchen, also alle Quellen von Energie, die das Eis während der Schmelzphase erreichen. Wir haben gemessen, wie viel Wärme aus der Atmosphäre an das Eis gelangt, wie stark der Ozean es erwärmt, wie viel Infrarotstrahlung vom Eis emittiert und absorbiert wird und – als wichtigster Faktor – wie viel Sonnenenergie das Eis erreicht oder es durchdringt und in den Ozean gelangt."

Die Eisscholle, die Stephen Hudson untersuchte, war gerade einmal 80 Zentimeter dick und hatte sich erst wenige Monate zuvor, im vorangegangenen Herbst, gebildet. Einjähriges Meereis war früher eine Seltenheit in der Arktis und ist daher kaum erforscht. Dabei verdrängt es im Zuge des Klimawandels immer stärker das bislang vorherrschende, viele Meter dicke mehrjährige Eis. Die Messinstrumente zeigten den Forschern, dass das direkte Sonnenlicht das Eis stärker schmelzen ließ als jeder andere Faktor. Das sei nicht sonderlich überraschend, sagt Stephen Hudson.

"Was uns dagegen wirklich überrascht hat, war, zu sehen, dass dieses einjährige Eis viel mehr Energie absorbiert als mehrjähriges Eis. Und es gelangt viel mehr Energie durch das Eis hindurch in den Ozean. Dickes, mehrjähriges Eis blockt die gesamte Sonnenstrahlung ab, so dass der Ozean dunkel und kalt bleibt. Aber durch dieses dünne Eis dringt sie hindurch und wärmt das Wasser auf. Und dieses warme Wasser wiederum lässt das Eis von unten schmelzen."

Auf der Eisscholle fanden sich viele Schmelzwasserseen, deren Grund eine dünne, fast transparente Eisschicht bildete. Hier gelangte besonders viel Sonnenenergie in den Ozean. Ein Teil davon ließ das Eis direkt schmelzen, ein anderer wurde im Wasser gespeichert.

"Wir gehen davon aus, dass die gespeicherte Wärme im Herbst wieder an die Oberfläche gelangt, wenn die großen Stürme einsetzen und die Wasserschichten durchmischen. Schwimmt dann noch Eis auf dem Meer, wird es durch dieses warme Wasser geschmolzen, während neues Eis sich schlechter bilden kann. Und wenn das Meer später im Jahr zufriert, ist es im folgenden Frühjahr dünner und schmilzt noch schneller. Dieser Prozess beschleunigt also den Schwund des arktischen Meereises."

Bislang war nur bekannt, dass sich der Ozean dort besonders stark erwärmt, wo gar kein Eis mehr vorhanden ist. Stephen Hudson und seine Kollegen konnten jetzt aber zeigen, dass er sich selbst dann aufheizt, wenn er noch von dünnem Eis bedeckt ist. Aber nicht nur der warme Ozean bringt das arktische Meereis in Bedrängnis. Selbst Stürme in den Tropen machen ihm zu schaffen, wie Enrico Scoccimarro vom italienischen Klimaforschungszentrum CMCC in Bologna entdeckte.

"Während eines tropischen Zyklons gelangt sehr viel Wärmeenergie aus dem Ozean in die oberen Schichten der Atmosphäre. Dadurch entsteht dort eine Art Welle, die sich polwärts fortpflanzt und in der Arktis den oberflächennahen Luftdruck verändert."

Die Luftdruckveränderungen erzeugen wiederum Winde, die das Eis in wärmere Regionen treiben, wo es leichter schmilzt. Besonders starke Stürme in den Tropen seien so verknüpft mit besonders wenig Meereis über einem Teil des Arktischen Ozeans, der Beaufortsee, sagt Enrico Scoccimarro.

Dieser Effekt könnte in Zukunft noch deutlich stärker werden. Denn die Intensität tropischer Zyklone nimmt seit einigen Jahrzehnten zu.