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Wurde der Wintereisverlust der Arktis unterschätzt?
Unterschätzter Eisverlust: Die Arktis könnte in kommenden Jahrzehnten auch im Winter nahezu eine Million Quadratkilometer weniger Meereis tragen, als bisherige Klimamodelle erwarten ließen. Darauf deuten fossile Algenspuren aus einer rund 6.000 Jahre zurückliegenden Warmphase hin. Ihr Abgleich mit 27 Klimamodellen liefert genauer eingegrenzte Projektionen für die winterliche Eisdecke.
Cambridge (England). Während das arktische Meereis im Spätsommer sein jährliches Minimum erreicht, dehnt es sich bis zum März wieder aus. Doch auch dieses winterliche Maximum schrumpft langfristig. Wie viel Eis in einer künftig wärmeren Arktis bestehen bleibt, können Klimamodelle ausgerechnet für den Winter bislang nur recht uneinheitlich beantworten.
Das macht die Wissenslücke bedeutsam: Eine schwindende Eisdecke lässt im Winter mehr Wärme und Feuchtigkeit aus dem Ozean in die Atmosphäre gelangen. Dieser Austausch beeinflusst das Wetter in den Polarregionen und könnte auch atmosphärische Strömungen außerhalb der Arktis verändern. Bisher ließ sich jedoch schwer entscheiden, welche Modelle die Eisbedeckung unter wärmeren Bedingungen besonders gut abbilden.
Forscher der University of Cambridge um Crystal Fu haben deshalb Spuren einer vergangenen Warmphase mit Simulationen des arktischen Wintereises verglichen. Als Vergleich dient das mittlere Holozän vor 5.000 bis 7.000 Jahren. Damals veränderten Schwankungen der Erdbahn die Sonneneinstrahlung, während heute vor allem vom Menschen freigesetzte Treibhausgase die Erwärmung antreiben.
Die Forscher nutzten 46 Messbefunde aus arktischen Meeressedimenten, die organische Spuren von Algen aus jener Zeit enthalten. Dazu zählt IP₂₅, eine Verbindung, die bestimmte im Meereis lebende Kieselalgen produzieren. Gemeinsam mit Stoffen von Algen des offenen Wassers lässt sich daraus die frühere Eisbedeckung abschätzen. Die Signale sind besonders aussagekräftig für den späten Winter und das frühe Frühjahr.
Mit einem statistischen Verfahren übersetzten die Wissenschaftler die von Klimamodellen berechnete Eisbedeckung in erwartete Algensignale. Anschließend verglichen sie 27 Klimamodellsimulationen des mittleren Holozäns mit den Sedimentbefunden. Die einzelnen Modelle erhielten unterschiedliche Gewichte, je nachdem, wie gut sie die früheren Eisbedingungen trafen. Dieses bayessche Verfahren berücksichtigt zudem, dass verschiedene Klimamodelle voneinander abhängig sein können.
„Die Wissenschaft hat in den vergangenen Jahrzehnten zahlreiche Paläoklima-Aufzeichnungen zusammengetragen, doch es ist schwierig geblieben, sie direkt mit Zukunftsprojektionen zu verbinden, weil auf beiden Seiten Unsicherheit besteht“, erklärt Crystal Fu.
Beim Vergleich mit den Eisverhältnissen von 1950 bis 1999 zeigte sich, dass das ungewichtete Modellmittel die arktische Eisausdehnung im März überschätzt. Kombinierten die Forscher historische Messdaten mit den Holozän-Spuren, verschwand diese systematische Überbewertung fast vollständig. Der 95-Prozent-Unsicherheitsbereich schrumpfte gegenüber der ursprünglichen Streuung der Modelle um etwa 85 Prozent, also um rund 6,3 Millionen Quadratkilometer.
„Wenn wir die Modellgewichte auf historische Simulationen anwenden, beseitigen wir die positive Verzerrung vollständig. Entsprechend fallen auch die Zukunftsprojektionen um etwa eine Million Quadratkilometer (386.000 Quadratmeilen) niedriger aus als frühere Schätzungen“, sagt Crystal Fu.
Das ist keine neue Messung künftiger Eisflächen, sondern eine mithilfe der Vergangenheit kalibrierte Modellprojektion. Sie deutet für die kommenden Jahrzehnte in allen drei untersuchten Emissionsszenarien auf nahezu eine Million Quadratkilometer weniger Wintermeereis hin als das bisherige Modellmittel. Für die Jahre 2090 bis 2099 fällt der berechnete Durchschnitt je nach Szenario um etwa vier bis sechs Prozent niedriger aus.