10.10.2022
Neue Methode gibt Aussicht auf verbesserte Bestimmung der Massenänderung von Eisschilden
Synthetische GIA Masseneffekte für Grönland (a) und die Antarktis (c) konnten in den Simulationsexperimenten fast vollständig reproduziert werden (b+d). Für diese Ergebnisse ist es essenziell, dass die Unsicherheit der Eingangsdaten umfassend berücksichtigt wird.
Laut dem sechsten Sachstandsberichts des Weltklimarates haben die Massenverluste des Antarktischen sowie Grönländischen Eisschilds in den letzten 20 Jahren ungefähr ein Viertel zum gesamten Meeresspiegelanstieg beigetragen. Allerdings gibt es signifikante Unterschiede, je nachdem mit welcher Methode Massenänderungen der Eisschilde bestimmt wurden. Und so ermittelten manche Methoden ungefähr einen Anteil von 20 % zum Meeresspiegelanstieg und andere wiederum ermittelten einen Anteil von fast 40 %. Eine dieser Methoden ist die Satellitengravimetrie, realisiert durch die Satellitenmission GRACE und GRACE-Follow-On. Satellitengravimetrie kann Änderungen des Schwerefelds der Erde messen, also zeitliche Änderungen der Fallbeschleunigung, g. Diese Änderungen werden durch Massenumverteilungen verursacht. Ein Beispiel für diese Massenumverteilungen ist der Verlust der Eismasse in Grönland und in der Antarktis. Mit der Satellitengravimetrie ist es also möglich, Änderungen der Eismasse zu berechnen. Damit man aber zu sinnvollen Ergebnissen kommt, müssen alle anderen Effekte berücksichtigt werden, die zu Änderungen des Schwerefelds führen. Der wichtigste Effekt stammt von Massenumverteilungen im Erdinneren aufgrund des sogenannten glazial-isostatischen Ausgleichsprozesses (GIA). In der Antarktis ist dieser Effekt fast genauso groß wie der Effekt durch die Eismassenänderungen, aber nur ungenau bekannt. Die Unsicherheit über diesen GIA-Effekt pflanzt sich in die ermittelten Eismassenänderungen fort.
In der am 10. Oktober 2022 veröffentlichten Studie „Feasibility of a global inversion for spatially resolved glacial isostatic adjustment and ice sheet mass changes proven in simulation experiments“ wird eine Methodik vorgestellt, um diesen GIA-Effekt besser zu bestimmen . Dazu werden neben Daten der Satellitengravimetrie auch Daten der Satellitenaltimetrie sowie Daten der Klimamodellierung verwendet. Die Satellitenaltimetrie misst Änderungen der Oberflächenhöhe von Eisschilden. Die vorgestellte Methodik erlaubt die kombinierte Auswertung der verschiedenen Datensätze und somit die Berechnung der Änderung von Eismassen und der GIA-Effekte in einem Schritt. Das besondere an der Methodik ist zudem, dass die Berechnung global erfolgt, also nicht extra auf eine Region angepasst werden muss. Außerdem werden die Unsicherheiten der Daten gründlicher als bisher berücksichtigt. Mit Simulationsexperimenten wurde die Machbarkeit der Methodik demonstriert (vgl. Abbildung). Dabei zeigte sich, dass eine genaue statistische Beschreibung der Unsicherheit der Eingangsdaten von zentraler Bedeutung ist, um sinnvolle Ergebnisse ableiten zu können. Erste Anwendung mit echten Messdaten zeigen vielversprechende Ergebnisse, sodass wir erwarten, in naher Zukunft verbesserte Ergebnisse der Änderung von Eismassen vorstellen zu können.
Diese Methodik wurde in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt in Kooperation mit Partnern der Universität Bonn entwickelt. Das Projekt ist Teil eines DFG-Schwerpunktprogramms „Regional Sea Level Change and Society“
© Sven Ellger
wiss. Mitarbeiter
NameDr.-Ing. Matthias Willen
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