QIGeoM

Quantifying Ice Ocean Interactions with Geophysics and Modelling

01.01.2019 bis 31.12.2022

Schnee, der im Inneren von Eisschilden akkumuliert wird, fließt in Form von Eisströmen in Richtung der Ozeane ab. Da der Untergrund von marinen Eisschilden tiefer liegt als der Meeresspiegel, bilden sich an der Gründungslinie schwimmende Eisschelfe, die sich über hunderte von Kilometern erstrecken. Eisschelfe sind häufig durch Felswände seitlich begrenzt. Die dadurch entstehende Reibung führt zu einer Rückstellkraft, die den Eisabfluss vom Kontinent verlangsamt. Diese Rückstellkraft ist ein zentraler Mechanismus für die Stabilität von Eisschilden. Die Forschung der letzten zwei Jahrzehnte hat gezeigt, dass marine Eisschilde sensitiv auf Änderungen im Ozean reagieren (Weltklimarat AR5, ch.4, p. 357). Basales Schmelzen an der Unterkante von Eisschelfen kann eine Migration der Gründungslinie ins Landesinnere auslösen, die möglicherweise zum Kollaps des gesamten Eisschildes führt. Die Rückstellkraft von Eisschelfen wirkt diesem Szenario entgegen. Beobachtungen haben allerdings gezeigt, dass Eisschelfe plötzlich auseinanderbrechen können, was einen eisdynamisch induzierten Massenverlust, und eine Erhöhung des Meeresspiegels nach sich zieht. Obwohl die globale Bedeutung von Eisschelfen damit feststeht, ist es immer noch Unklar was die Stabilität von Eisschelfen ausmacht. Dies liegt unter anderem an den unbekannten basalen Schmelzraten, welche räumlich (von wenigen Metern bis zu hunderten von Kilometern) und zeitlich (saisonale aber auch über die Jahrhunderte hinweg) variieren. Dieser Antrag testet die Hypothese, dass die Stabilität von Eisschelfen durch sub-kilometer Prozesse dominiert wird, die, abhängig von Temperatur, Dichte, mechanischer Anisotropie, basalen Spalten, basalen Kanälen und der basalen Massenbilanz, die Stabilität erhöhen als auch erniedrigen können. Die Fragestellung ist wichtig, da gekoppelte Eis- und Ozeanmodelle heute verschiedene Mechanismen zusammen Parametrisieren was zu großen Unsicherheiten in Vorhersagen führt. Hier schlage ich vor, alle relevanten Prozesse im Volumen, in der (Radar-)Stratigraphie, und an der Eisunterkante mit neuer Radartechnologie über die verschiedenen Skalen hinweg zu quantifizieren. Dies beinhaltet auch sub-kilometer Prozesse an der basalen Grenzfläche (z. Bsp. subglaziale Kanäle, Sedimentablagerungen sowie Stufenformen), die zu großskaligen Phänomenen in Eisschelfen führen (z. Bsp. Eisschelfkanäle). Diese sub-kilometer Prozesse müssen effizient in 3D und mit verschiedenen Einfallswinkeln abgebildet werden, was durch die Entwicklung eines automatisierten 3D Georadars verwirklicht werden soll. Resultate dieses Antrags beinhalten sowohl technisch als auch wissenschaftlichen Fortschritt einschließlich der Entwicklung einer Roboterbasierten Radarplatform, Ableitung einer daten-basierte Grundlage für die Kopplung von Eis-Ozeanmodellen, und die Identifikation der wichtigsten Mechanismen für die Stabilität von Eisschilden mit Implikationen für die Vorhersage von Meeresspiegel-Schwankungen in der Zukunft.