Selbst bei 1,5 Grad Erwärmung: Der antarktische Eisschild schmilzt unaufhaltsam
Wer am Wochenende über eine Strandpromenade spaziert, empfindet den Anstieg des Meeresspiegels oft als ferne wissenschaftliche Mahnung. Doch eine in Nature Geoscience veröffentlichte Studie zieht nun eine unmissverständliche rote Linie: Selbst wenn die Weltgemeinschaft das ehrgeizigste Ziel des Pariser Klimaabkommens erreicht und die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius begrenzt, ist ein Nettoverlust des antarktischen Eisschildes in diesem Jahrhundert unausweichlich festgeschrieben.
Die Antarktis beherbergt das gewaltigste Eisreservoir der Erde. Sollte dieser Kontinental-Eisschild vollständig abschmelzen, stiege der globale Meeresspiegel um rund 58 Meter – genug, um ein 19-stöckiges Gebäude vollständig unter Wasser zu setzen. Selbst der Verlust eines winzigen Bruchteils dieser Eismasse setzt die Deiche und Küstenschutzanlagen weltweit unter immensen hydrostatischen Druck.
Bislang fiel es der Klimaforschung schwer, die absolute Untergrenze des künftigen Eisverlusts präzise zu beziffern, da traditionelle physikalische Modellläufe enorme Rechenressourcen auf Supercomputern binden. Nun hat ein interdisziplinäres Team aus Datenwissenschaftlern, Glaziologen und Ozeanographen maschinelles Lernen eingesetzt, um diesen Rechenengpass zu überwinden. Ihre Modellierungen belegen: Der Mindestanstieg des Meeresspiegels ist bereits unwiderruflich festgelegt.
KI simuliert Millionen Varianten – Satellitendaten filtern fehlerhafte Prognosen heraus
Um in vertretbarer Rechenzeit unzählige Möglichkeiten zu analysieren, setzte das Forschungsteam auf Machine Learning – Algorithmen, die aus umfangreichen Simulationsdaten physikalische Gesetzmäßigkeiten erlernen. Auf der Grundlage des ISMIP6-Archivs (Ice Sheet Model Intercomparison Project for CMIP6, das Dutzende physikalische Eismodelle aus aller Welt bündelt) entwickelten sie ein physikinformiertes KI-Modell.
Simulationen, für die Supercomputer zuvor mehrere Tage benötigten, wurden von dem neuen Modell auf den Bruchteil einer Sekunde komprimiert. Dank dieser Beschleunigung konnte das Team Millionen von Parameterkombinationen durchrechnen und hunderttausende Zukunftsszenarien evaluieren.
Im Anschluss an die Modellläufe legten die Forscher eine strenge Prüfschwelle an: Ausschließlich jene Szenarien wurden akzeptiert, die mit den realen Messwerten der GRACE-Satelliten (Gravity Recovery and Climate Experiment) seit 2002 übereinstimmten. Dieses Zwillingssatellitensystem wiegt den Eisschild gewissermaßen aus dem Erdorbit, indem es minimale Schwankungen im Schwerefeld der Erde registriert.
Alle Szenarien, die die gemessene Realität nicht abbilden konnten, wurden verworfen. Die verbliebenen hunderttausenden Prognosen zeichnen ein einheitliches Bild: Im 21. Jahrhundert wird der Eisverlust der Antarktis den Zuwachs durch Neuschnee unausweichlich übersteigen.
Abb.: Durch GRACE-Satelliten der NASA aus dem All erfasste Massenveränderungen des antarktischen Eisschildes über mehrere Jahrzehnte. Quelle: The Conversation / NASA
Zusätzlicher Schneefall kann das Schmelzen der Schelfeise nicht ausgleichen
In bisherigen Debatten über den Klimawandel hielt sich eine vermeintlich optimistische Hypothese: Mit steigenden globalen Temperaturen nimmt die Feuchtigkeitskapazität der Atmosphäre zu, wodurch über der Antarktis mehr Schnee fällt. Einige Theorien folgerten daraus, dass die zunehmende Schneeakkumulation den Eisverlust an den Ozeangrenzen kompensieren oder den Eisschild gar wachsen lassen könnte.
Die neuen Auswertungen widerlegen diese Annahme empirisch. Satelliten- und Unterwassermessungen belegen, dass das warme Meerwasser die Schelfeise von unten weit schneller abschmilzt, als Neuschnee an der Oberfläche nachgeliefert werden kann.
Das basale Schmelzen durch erwärmte Meeresströmungen hat die Oberhand gewonnen. Die satellitengestützte Validierung zeigt eindeutig: Zusätzlicher Schneefall kann die Antarktis nicht retten; der Nettoverlust an Eismasse ist physikalisch besiegelt.
Abb.: Kaskadenprozess von Meereserwärmung, Schelfeisausdünnung und beschleunigtem Eisabfluss ins Meer. Quelle: The Conversation, Grafik: Yucheng Lin
25 Zentimeter Meeresspiegelanstieg bedrohen Millionen Menschen an den Küsten
Wenn warmes Meerwasser die Schelfeise an den Rändern des Kontinents aushöhlt, setzt dies eine gefährliche Kettenreaktion in Gang. Dünnen die schützenden Eisschelfe aus oder brechen sie ab, verlieren die landeinwärts gelegenen Gletscher ihr natürliches Widerlager und rutschen mit deutlich höherer Geschwindigkeit ins Meer. Jeder Schmelzschritt beschleunigt den darauffolgenden Kollaps.
In einem Szenario mit ungebremst hohen Treibhausgasemissionen könnte allein das Abschmelzen der Antarktis bis zum Jahr 2100 den weltweiten Meeresspiegel um etwa 25 Zentimeter anheben.
Auf den ersten Blick mögen 25 Zentimeter unscheinbar wirken – kaum mehr als die Höhe einer Wade. Aus ingenieurtechnischer Sicht verdoppelt jedoch jeder Anstieg um 10 Zentimeter die Häufigkeit schwerer Sturmfluten. Weltweit leben rund eine Milliarde Menschen in Küstennähe, 100 Millionen davon weniger als einen Meter über dem Meeresspiegel. Allein dieser antarktische Beitrag von 25 Zentimetern reicht aus, um die Heimat von mehr als zehn Millionen Menschen dauerhaft zu überfluten.
Jede vermiedene Tonne CO2 verschafft Küstenstädten wertvolle Zeit
Die Autoren betonen zugleich, dass ihre Modellrechnungen nach wie vor konservativ ausfallen. Komplexe physikalische Prozesse wie das Aufbrechen von Spaltenstrukturen im Eis und die Dynamik subglazialer Seen sind in den Gleichungen noch nicht vollständig erfasst, weshalb der reale Eisverlust sogar noch rascher ablaufen könnte.
Dass die Untergrenze des Eisverlusts unausweichlich ist, bedeutet keineswegs, den Klimaschutz aufzugeben. Jede heute vermiedene Tonne an Treibhausgasen verlangsamt das Schmelztempo des Eisschildes und verschafft Küstenmetropolen wertvolle Jahre, um Deiche zu verstärken und Schutzmaßnahmen umzusetzen.
Das 1,5-Grad-Ziel kann den bereits unvermeidlichen Eisverlust zwar nicht mehr rückgängig machen, aber es entscheidet über die Obergrenze des Meeresspiegelanstiegs. Die Mindestmarke steht physikalisch fest – wie hoch das Wasser letztlich steigt, liegt weiterhin in den Händen der Menschheit und unseres Emissionspfads.
Weiterführende Links:
- Forschungsarbeit in Nature Geoscience
- Analysebericht auf The Conversation
