Unter kilometerdickem Eis in der Ostantarktis verbirgt sich eine Landschaft von gewaltigen Ausmaßen: Das sogenannte Wilkes Subglacial Basin erstreckt sich über etwa 1400 Kilometer Länge und 400 Kilometer Breite. Große Teile des Felsuntergrunds liegen mehr als 2000 Meter unter dem Meeresspiegel. In dem Becken befindet sich genug Eis, um bei einem weitreichenden Verlust den globalen Meeresspiegel langfristig um schätzungsweise drei bis vier Meter anzuheben.

Wie groß dieses Risiko tatsächlich ist und wann es relevant werden könnte, wissen Forscher jedoch erstaunlich schlecht. Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern aus 14 Ländern fordert deshalb eine groß angelegte Forschungsoffensive für die Region. Ihre Bestandsaufnahme erschien am Mittwoch im Fachjournal Nature Reviews Earth & Environment. Darin haben die Autoren Erkenntnisse aus Geologie, Ozeanografie, Satellitenbeobachtungen, Klimaforschung und Eismodellen zusammengetragen.

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Warum das Wilkes-Becken besonders anfällig sein könnte

Entscheidend ist nicht allein die Menge des Eises, sondern auch die Landschaft darunter. Große Teile des Eisschilds ruhen auf Fels, der weit unter dem Meeresspiegel liegt. Stellenweise fällt dieser Untergrund zum Landesinneren hin sogar noch weiter ab.

Zieht sich die sogenannte Aufsetzlinie zurück – also jene Grenze, an der das Eis den Felsuntergrund verlässt und zu schwimmendem Schelfeis wird –, kann wärmeres Meerwasser weiter unter das Eis vordringen. Dadurch kann zusätzliches Eis verloren gehen und sich diese Grenze immer weiter ins Landesinnere verlagern. Wissenschaftler sprechen von einer möglichen marinen Eisschildinstabilität. Die Autoren der im Fachjournal Nature Reviews Earth & Environment veröffentlichten Übersicht sehen darin eines der größten Risiken des Wilkes-Beckens.

Geologische Spuren und Modellrechnungen deuten darauf hin, dass sich das Eis dort bereits während früherer Warmzeiten stark zurückgezogen hat. Unklar ist allerdings, welche Erwärmung oder welche Kombination klimatischer Veränderungen nötig wäre, um einen solchen großflächigen Rückzug erneut auszulösen.

Modelle zeigen Rückzug von bis zu einem Kilometer pro Jahr

Modelle zeigen, dass sich der Eisverlust stark beschleunigen könnte, sobald bestimmte natürliche Barrieren im Untergrund überwunden sind. In einzelnen Simulationen zieht sich die Grenze zwischen aufliegendem und schwimmendem Eis dann um bis zu etwa einen Kilometer pro Jahr ins Landesinnere zurück. Das würde bedeuten, dass immer größere Teile des Eisschilds den Halt am Untergrund verlieren und leichter Richtung Meer abfließen können.

Besonders bedeutsam ist eine weitere Aussage der Forscher: Es sei möglich, dass bereits in diesem Jahrhundert Veränderungen angestoßen werden, die den Eisschild anschließend über Jahrtausende prägen. Das bedeutet ausdrücklich nicht, dass der Meeresspiegel in den kommenden Jahrzehnten um drei oder vier Meter steigt. Die Autoren sprechen vielmehr von der Möglichkeit einer langfristigen Festlegung auf einen Prozess, dessen vollständige Auswirkungen sich erst über sehr lange Zeiträume zeigen würden. Wann eine entsprechende Schwelle erreicht wäre, lässt sich derzeit nicht bestimmen.

Beobachtungen zeigen bereits Veränderungen in der Region. Nach Angaben des neuseeländischen Forschungsinstituts Earth Sciences New Zealand, das an der Studie beteiligt war, wird der Cook-Gletscher seit den 1990er Jahren zunehmend dünner. Er transportiert demnach derzeit rund 40 Milliarden Tonnen Eis pro Jahr in Richtung Ozean. Die Nature-Autoren dokumentieren zudem einen über Jahrzehnte beobachteten Rückzug der Aufsetzlinie sowie das Ausdünnen und teilweise Zusammenbrechen angrenzender Schelfeisflächen. Einen eindeutigen großflächigen Höhenverlust des weiter landeinwärts gelegenen Eisschilds sehen sie bislang allerdings nicht.

Kein Forschungsschiff kam näher als 150 Kilometer heran

Gerade über die entscheidenden Prozesse direkt vor dem Cook-Gletscher fehlen grundlegende Messungen. „Das Wilkes Subglacial Basin ist wohl der letzte unerforschte Ort der Antarktis“, sagte Studienleiter Matt King von der University of Tasmania. Nach seinen Angaben ist noch kein Forschungsschiff näher als 150 Kilometer an die Front des Cook-Gletschers herangekommen. Vom dortigen Meeresboden gebe es keine direkte Kartierung, auch über die Wassertemperaturen vor und unter dem Eis sei nur wenig bekannt.

Ein Grund für diese Forschungslücke sind die extrem schwierigen Bedingungen. Große Teile des Kontinentalschelfs vor dem Wilkes-Becken sind über weite Teile des Jahres von Meereis bedeckt, das stellenweise außergewöhnlich dick ist, wie der an der Studie beteiligte Geowissenschaftler Dimitris Evangelinos von der Universität Barcelona erklärt.

Die Forscher fordern deshalb ein mehrjähriges internationales Mess- und Modellierungsprogramm. Unter anderem sollen der Meeresboden genauer vermessen, die Eigenschaften des Ozeanwassers untersucht und die Geologie unter dem Eisschild besser erfasst werden. Ziel ist es vor allem, eine bislang offene Frage beantworten zu können: Wie nahe befindet sich das Wilkes-Becken tatsächlich an einer Schwelle, nach deren Überschreiten sich der Eisverlust erheblich beschleunigen könnte?