Transient AMOC weakening during overshoot warming masks committed Greenland ice sheet loss

Der grönländische Eisschild ist ein gewaltiger, uralter Strom aus gefrorenem Wasser, der genug Eis enthält, um den globalen Meeresspiegel um mehr als sieben Meter ansteigen zu lassen, falls er vollständig schmelzen würde. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass dieser massive Eisschild mit der Erwärmung des Planeten Masse verliert, primär durch Oberflächenschmelze und das Kalben von Eisbergen in den Ozean. Ein zentrales Ziel der internationalen Klimapolitik ist es, die globale Erwärmung weit unter zwei Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, mit einer Präferenz für 1,5 Grad, um katastrophale Veränderungen zu verhindern. Aktuelle Emissionen deuten jedoch darauf hin, dass die Welt diese Ziele vorübergehend überschreiten könnte, bevor menschliche Bemühungen zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre die Temperaturen wieder senken. Dieses Szenario, bekannt als ein „Overshoot“ (Überschießen), wirft eine schwierige Frage auf: Wenn der Planet für eine Zeit zu heiß wird und sich dann abkühlt, erholt sich der Eisschild dann, oder ist der Schaden bereits angerichtet? Die Antwort hängt nicht nur von der durchschnittlichen Temperatur der Erde ab, sondern auch davon, wie die Ozeane und die Atmosphäre die Wärme auf dem Planeten verteilen, insbesondere im Nordatlantik.

Ein Team von Forschern des Bjerknes Zentrums für Klimaforschung in Norwegen hat diese Frage mithilfe hochmoderner Computersimulationen untersucht, die globale Klimamodelle mit detaillierten Modellen des grönländischen Eisschilds verknüpfen. Ihre Arbeit konzentriert sich auf einen spezifischen Mechanismus: die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation, oder AMOC. Dies ist ein gewaltiges System von Meeresströmungen, das wie ein Förderband wirkt, indem es warmes Wasser aus den Tropen in Richtung Nordatlantik transportiert und kaltes Wasser nach Süden zurückführt. Die Forscher fanden heraus, dass während einer Phase der Überschwingen-Erwärmung dieser Ozeanstrom signifikant schwächer wird. Diese Abschwächung hat einen überraschenden, vorübergehenden Effekt: Sie kühlt die Luft über Südgrönland ab, was die Schmelze des Eisschilds in dieser Region verlangsamt. Dies erzeugt für eine Zeit die Illusion von Stabilität und kaschiert die Tatsache, dass der Eisschild dennoch anfällig für die zugrunde liegende globale Erwärmung ist.

Die Studie zeigt, dass diese Abkühlung nur ein Innehalten, aber keine Heilung ist. Wenn die Welt schließlich Kohlendioxid entfernt und die globalen Temperaturen beginnen, in Richtung der Zielgrenzen zu sinken, erholen sich die Ozeanströmungen langsam wieder. Sob sobald die AMOC zur Normalität zurückkehrt, nimmt sie wieder die Aufgabe wahr, warmes Wasser nach Norden zu pumpen. Dies löst eine plötzliche und schnelle Beschleunigung der Schmelze in Südwestgrönland aus, selbst wenn die globale Durchschnittstemperatur nun innerhalb der durch internationale Abkommen festgelegten sicheren Grenzen liegt. Die Forscher beobachteten in ihren Simulationen, dass der Eisschild in Südwestgrönland, sobald die Ozeanzirkulation sich erholte, extrem empfindlich auf selbst kleinste Mengen zusätzlicher Erwärmung reagierte. Ein Unterschied von nur wenigen Zehntelgrad in der endgültigen stabilisierten Temperatur reichte aus, um die Region von einem Zustand langsamer Schmelze in einen Zustand eines schnellen, festgeschriebenen Verlusts zu versetzen.

Diese verzögerte Reaktion deutet darauf hin, dass der Eisschild nicht unmittelbar auf Änderungen der globalen Temperatur reagiert. Stattdessen ist sein Schicksal an die langsamere, zeitverzögerte Reaktion des Ozeans gebunden. Die Forscher fanden heraus, dass die Abschwächung des Ozeanstroms während der Overshoot-Phase wie ein Schild wirkte, der das Eis vor der vollen Wucht der globalen Erwärmung vorübergehend schützte. Doch sobald dieser Schild mit der Erholung der Strömungen entfernt wurde, war der Eisschild der kumulierten Hitze der vergangenen Jahrhunderte ausgesetzt. Die Simulationen zeigten, dass für Pfade, bei denen die Welt die Temperaturziele überschreitet und sich dann auf die Kohlenstoffentfernung verlässt, der grönländische Eisschild in Südwestgrönland möglicherweise nicht stabilisiert, wenn die Welt glaubt, dies zu tun. Stattdessen wird die Destabilisierung lediglich aufgeschoben und tritt Jahrhunderte später auf, wenn die Oährzirkulation sich erholt.

Die Studie hebt auch hervor, dass verschiedene Teile Grönlands unterschiedlich reagieren. Während der Südwesten, der von der Oberflächenschmelze dominiert wird, durch die kühlenden Ozeanströmungen vorübergehend geschützt war, profitierten andere Regionen wie der Südosten nicht in gleicher Weise. In Südostgrönland reduzierte die Abschwächung der Strömungen die Menge an Feuchtigkeit, die den Eisbereich erreichte, was zu weniger Schneefall führte. Dieser Mangel an Schnee kompensierte die Kühlungsvorteile, was bedeutete, dass der Südosten trotz des Rückzugs des Südwestens weiterhin an Masse verlor. Dieses asynchrone Verhalten bedeutet, dass die Betrachtung des gesamten verlorenen Eises nicht ausreicht, um das vollständige Bild zu verstehen; der spezifische Ort und der Zeitpunkt der Änderungen der Ozeane sind entscheidend.

Als die Forscher ihre Simulationen um zehntausend Jahre nach vorne erweiterten, um die langfristigen Folgen zu untersuchen, wurden die Auswirkungen dieser verzögerten Schmelze deutlich. In Szenarien, in denen die endgültige globale Temperatur bei 1,7 Grad Celsius stabil blieb, erlebte der Eisschild über Jahrtausende hinweg einen langsamen, mehr meter hohen Anstieg des Meeresspiegels. In Szenarien, in denen die Temperatur jedoch bei 2 Grad Celsius liegen blieb, war das Ergebnis drastisch anders. Der Eisschild in Südwestgrönland begann einen weiträumigen Rückzug, der zum Verlust fast des gesamten Eises in Zentralgrönland führte, was zwischen 3,6 und 4,7 Metern zum globalen Meeresspiegel beitrug. Dieser dramatische Umschlag geschah bei einer sehr geringen Erhöhung der endgültigen Temperatur, was darauf hindeutet, dass die Schwelle für langfristige Instabilität in dieser Region sehr nah an den aktuellen Zielen von 1,5 bis 2 Grad liegt.

Die Ergebnisse stellen eine vereinfachte Sichtweise auf Wege des Klimatischen Überschwingens infrage, bei der angenommen wird, dass die Rückkehr der globalen Temperaturen auf sichere Werte den Eisschild stabilisieren wird. Die Forschung legt nahe, dass, falls die Ozeanzirkulation während des Overshoots signifikant schwächer wird, dies das wahre Ausmaß des Schadens verbergen kann. Der Eisschild mag stabil erscheinen, während die Ozeanströmungen schwach sind, doch sobald diese Strömungen sich erholen, kann der Eisschild in einen Zustand irreversiblen Rückzugs geraten. Dies bedeutet, dass die Resilienz des grönländischen Eisschilds nicht nur von der Spitzentemperatur abhängt, sondern auch von den transienten Änderungen der Ozeanzirkulation und den regionalen Klima-Rückkopplungen, die währenddessen stattfinden.

Die Forscher betonen, dass ihre Ergebnisse auf Simulationen basieren, die ein spezifisches Klimamodell verwenden, welches eine starke Abschwächung der Ozeanströmungen zeigt. Andere Modelle, die einen schwächeren Rückgang dieser Strömungen vorhersagen, könnten eine andere Zeitplanung oder Intensität der Reaktion des Eisschilds aufzeigen. Dennoch unterstreicht die Studie einen kritischen Punkt: Die Wechselwirkung zwischen dem Ozean und dem Eisschild erzeugt eine komplexe Verzögerung in der Reaktion des Systems. Was wie ein sicheres, stabilisiertes Klima auf einer menschlichen Zeitskala aussieht, könnte einen langsamen Kollaps verbergen, der erst Jahrhunderte später sichtbar wird. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Verständnis der Zukunft des grönländischen Eisschilds ein tiefes Verständnis darüber erfordert, wie sich die Ozeanströmungen entwickeln werden, da diese Strömungen als der verborgene Schalter fungieren, der das Schmelzen des Eises auslösen oder verzögern kann.