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Meeresboden bremste den Eisrückzug in der Ostantarktis
Verborgene Bremse im Eisrückzug: Vor der Ostantarktis hat ein riesiger Sedimentkeil die Aufsetzzone eines Eisschilds offenbar lange stabilisiert und sogar wieder rund 65 Kilometer seewärts verlagert. Hochauflösende Messungen zeigen, dass dafür nicht nur Klima und Ozean entscheidend sind, sondern auch kleine Unterschiede in Form und Festigkeit des Meeresbodens.
Kiel (Deutschland). Der Ostantarktische Eisschild ist die größte Eismasse der Erde. Würde er vollständig abschmelzen, entspräche sein Eis einem globalen Meeresspiegelanstieg von rund 52 Metern. Besonders empfindlich sind jene Randbereiche, deren Untergrund unter dem Meeresspiegel liegt, denn dort beeinflussen Ozean, Eis und Meeresboden gemeinsam, wie schnell sich die Aufsetzzone zurückzieht.
Ein besonders aufschlussreiches Archiv dieses Wechselspiels liegt in der Vincennes-Bucht vor dem Aurora-Subglazialbecken. Dort erhebt sich ein etwa 260 Meter hoher, mehr als 65 Kilometer langer und über 60 Kilometer breiter sogenannter Grounding-Zone Wedge, kurz GZW. Dieser Sedimentkeil entstand an der Aufsetzzone, also am Übergang vom aufliegenden zum schwimmenden Eis. Mit mehr als 580 Kubikkilometern Volumen ist er laut der neuen Studie der größte bislang bekannte isolierte GZW auf einem vergletscherten Kontinentalschelf.
Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) um Chiara Alina Tobisch haben die Struktur nun mit 340 Kilometern hochauflösender seismischer Reflexionsprofile untersucht. Die Daten stammen aus der Polarstern-Expedition PS141 von Anfang 2024 und wurden mit bathymetrischen Messungen sowie Sediment-Echolotdaten kombiniert. So lässt sich die innere Schichtung des Keils erstmals durchgehend in ungewöhnlich hoher Detailgenauigkeit verfolgen.
Eine Grounding-Zone Wedge entsteht dort, wo der Übergang vom am Meeresboden aufliegenden zum schwimmenden Eis während eines allgemeinen Rückzugs längere Zeit nahezu an derselben Stelle bleibt. Unter dem Eis herantransportiertes Sediment sammelt sich an der Aufsetzzone. Wächst der Keil seewärts, kann auch die Aufsetzzone ein Stück Richtung Meer nachrücken, obwohl sich der Eisschild regional insgesamt zurückzieht.
„Wir sehen deutlich, dass sich ein Eisschild nicht einfach gleichmäßig über alle Buchten zurückzieht. Je nach Beschaffenheit des Untergrunds kann sich die Aufsetzzone über lange Zeit lokal räumlich stabilisieren und durch Sedimentablagerungen sogar wieder seewärts verlagern“, erklärt Chiara Alina Tobisch.
Im Vincennes-Keil zeichnen sich solche Wachstumsphasen als kontinuierliche, seewärts geneigte Sedimentschichten ab. Daraus rekonstruieren die Forscher einen einzigen langen Stabilisierungsprozess nach dem Letzten Glazialen Maximum. Eine grobe Modellrechnung ergibt für den Aufbau etwa 4.000 Jahre. Die Studie betont jedoch, dass dieser Wert stark von einem nur näherungsweise bekannten Sedimentnachschub abhängt und deshalb lediglich eine grobe Schätzung ist.
Entscheidend war offenbar der Ort, an dem der Rückzug zunächst langsamer wurde. Dort wechselt die Neigung des damaligen Meeresbodens, zugleich zeigt die Seismik einen stärker reflektierenden Untergrund. Das deutet auf stärker verfestigtes Material hin, das der Eisbasis mehr Widerstand entgegengesetzt haben dürfte. Nach einem Stillstand begann die Aufsetzzone entlang des wachsenden Sedimentkeils wieder seewärts zu wandern.
„Auch lokale Veränderungen der Meeresbodenneigung und der geologischen Eigenschaften des Meeresbodens können von entscheidender Bedeutung sein. Schon kleine Änderungen dieser Faktoren können den Widerstand unter dem Eis beeinflussen und damit die Stabilität der Aufsetzzone verändern. Bisher wurden diese Faktoren in regionalen Eisschildmodellen jedoch nur unzureichend abgebildet“, sagt Dr. Johann Klages vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).
Die Studie sieht darin keinen Beleg dafür, dass der Untergrund allein die damalige Stabilisierung verursachte. Auch Klima, Ozeanbedingungen, Eisrheolog