lin padgham - originally posted to Flickr unter: Eine Kolonie von AdéliepinguinenDer Ozean um die Antarktis wird immer salziger, während das Meereis in Rekordgeschwindigkeit schmilzt. Seit 2015 hat der gefrorene Kontinent Meereis in einer Größe verloren, die Grönland entspricht. Dieses Eis ist nicht zurückgekommen, was die größte globale Umweltveränderung der letzten zehn Jahre darstellt.
Diese Erkenntnis hat uns überrascht – denn normalerweise macht schmelzendes Eis das Meerwasser süßer. Neue Satellitendaten zeigen aber, dass das Gegenteil passiert, und das ist ein großes Problem. Salzigeres Wasser an der Meeresoberfläche verhält sich anders als süßeres Meerwasser, weil es Wärme aus der Tiefe aufnimmt und das Nachwachsen des Meereises erschwert.
Der Verlust des antarktischen Meereises hat globale Folgen. Weniger Meereis bedeutet weniger Lebensraum für Pinguine und andere eisbewohnende Arten. Wenn das Eis schmilzt, wird mehr der im Ozean gespeicherten Wärme an die Atmosphäre abgegeben, was die Anzahl und Intensität von Stürmen erhöht und die globale Erwärmung beschleunigt. Dies führt zu Hitzewellen an Land und schmilzt noch mehr von der antarktischen Eisdecke, was den Meeresspiegel weltweit ansteigen lässt.
Unsere neue Studie hat gezeigt, dass sich der Südliche Ozean verändert, aber anders als erwartet. Wir haben möglicherweise einen Wendepunkt überschritten und sind in einen neuen Zustand eingetreten, der durch einen anhaltenden Rückgang des Meereises gekennzeichnet ist und durch einen neu entdeckten Rückkopplungskreislauf aufrechterhalten wird. Der Südliche Ozean ist rund um die Antarktis und wird von Meereis umgeben. Quelle: Nasa
Eine überraschende Entdeckung
Die Überwachung des Südlichen Ozeans ist keine leichte Aufgabe. Er ist einer der abgelegensten und stürmischsten Orte der Erde und mehrere Monate im Jahr von Dunkelheit bedeckt. Dank neuer Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation und Unterwasserrobotern, die unter der Meeresoberfläche Temperatur und Salzgehalt messen, können wir jetzt in Echtzeit beobachten, was dort passiert.
Unser Team an der Universität Southampton hat zusammen mit Kollegen vom Barcelona Expert Centre und der Europäischen Weltraumorganisation neue Algorithmen entwickelt, um die Bedingungen an der Meeresoberfläche in den Polarregionen von Satelliten aus zu verfolgen. Durch die Kombination von Satellitenbeobachtungen mit Daten von Unterwasserrobotern haben wir ein 15-Jahres-Bild der Veränderungen des Salzgehalts, der Temperatur und des Meereises erstellt.
Was wir herausfanden, war erstaunlich. Um 2015 begann der Salzgehalt an der Oberfläche des Südlichen Ozeans stark anzusteigen – genau zu dem Zeitpunkt, als die Meereisausdehnung zu schrumpfen begann. Diese Umkehrung kam völlig unerwartet. Jahrzehntelang war die Oberfläche immer süßer und kälter geworden, was zur Ausdehnung des Meereises beigetragen hatte.
Die jährliche minimale Ausdehnung des antarktischen Meereises ist 2015 stark zurückgegangen. Quelle: NOAA Climate.gov/National Snow and Ice Data Center
Um zu verstehen, warum das wichtig ist, muss man sich den Südlichen Ozean als eine Reihe von Schichten vorstellen. Normalerweise liegt das kalte, frische Oberflächenwasser auf dem wärmeren, salzigeren Wasser in der Tiefe. Diese Schichtung (oder Stratifizierung, wie Wissenschaftler es nennen) hält die Wärme in den Tiefen des Ozeans zurück, sodass das Oberflächenwasser kühl bleibt und sich Meereis bilden kann.
Salzigeres Wasser ist dichter und daher schwerer. Wenn das Oberflächenwasser salziger wird, sinkt es also leichter ab, wodurch die Schichten des Ozeans durchmischt werden und Wärme aus der Tiefe aufsteigen kann. Dieser aufsteigende Wärmefluss kann das Meereis auch im Winter von unten schmelzen und so die Neubildung von Eis erschweren. Diese vertikale Zirkulation zieht auch mehr Salz aus tieferen Schichten nach oben und verstärkt so den Kreislauf.
Es entsteht ein starker Rückkopplungseffekt: Mehr Salzgehalt bringt mehr Wärme an die Oberfläche, wodurch mehr Eis schmilzt, wodurch wiederum mehr Wärme von der Sonne aufgenommen werden kann. Meine Kollegen und ich haben diese Prozesse 2016–2017 mit der Rückkehr der Maud Rise-Polynja hautnah miterlebt. Dabei handelt es sich um ein riesiges Loch im Meereis, das fast viermal so groß ist wie Wales und zuletzt in den 1970er Jahren aufgetreten ist.
Was in der Antarktis passiert, bleibt nicht darauf beschränkt
Der Verlust des antarktischen Meereises ist ein globales Problem. Meereis wirkt wie ein riesiger Spiegel, der das Sonnenlicht zurück ins All reflektiert. Ohne Meereis bleibt mehr Energie im Erdsystem, was die globale Erwärmung beschleunigt, Stürme verstärkt und den Meeresspiegelanstieg in Küstenstädten weltweit vorantreibt.
Auch die Tierwelt leidet darunter. Kaiserpinguine sind auf das Meereis angewiesen, um ihre Jungen zu brüten und aufzuziehen. Winzige Krilltiere – garnelenähnliche Krebstiere, die als Nahrung für Wale und Robben die Grundlage der antarktischen Nahrungskette bilden – ernähren sich von Algen, die unter dem Eis wachsen. Ohne dieses Eis beginnen ganze Ökosysteme zu zerfallen.
Was am Ende der Welt geschieht, breitet sich aus und verändert Wettersysteme, Meeresströmungen und das Leben an Land und im Meer.
Rückkopplungsschleifen beschleunigen den Verlust des antarktischen Meereises. Quelle: University of Southampton
Die Antarktis ist nicht mehr der stabile, gefrorene Kontinent, für den wir sie einst gehalten haben. Sie verändert sich rasant und auf eine Weise, die aktuelle Klimamodelle nicht vorhergesehen haben. Bis vor kurzem gingen diese Modelle davon aus, dass eine Erwärmung der Erde zu mehr Niederschlägen und zum Abschmelzen des Eises führen würde, wodurch das Oberflächenwasser versüßt und das Meereis der Antarktis relativ stabil bleiben würde. Diese Annahme trifft nicht mehr zu.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Salzgehalt des Oberflächenwassers steigt, die Schichtung des Ozeans zusammenbricht und das Meereis schneller schmilzt als erwartet. Wenn wir unsere wissenschaftlichen Modelle nicht anpassen, laufen wir Gefahr, von Veränderungen überrascht zu werden, auf die wir uns hätten vorbereiten können. Tatsächlich ist der eigentliche Grund für den Anstieg des Salzgehalts im Jahr 2015 noch unklar, was zeigt, dass Wissenschaftler ihre Sicht auf das antarktische System überdenken müssen und dass weitere Forschung dringend nötig ist.
Wir müssen weiter beobachten, doch die laufenden Satelliten- und Ozeanüberwachungen sind durch Mittelkürzungen gefährdet. Diese Forschung bietet uns ein Frühwarnsystem, ein Thermometer für unseren Planeten und ein strategisches Instrument zur Verfolgung des sich rasch wandelnden Klimas. Ohne genaue, kontinuierliche Daten wird es unmöglich sein, sich an die bevorstehenden Veränderungen anzupassen.
lin padgham - originally posted to Flickr as Adelie penguin colonyThe ocean around Antarctica is rapidly getting saltier at the same time as sea ice is retreating at a record pace. Since 2015, the frozen continent has lost sea ice similar to the size of Greenland. That ice hasn’t returned, marking the largest global environmental change during the past decade.
This finding caught us off guard – melting ice typically makes the ocean fresher. But new satellite data shows the opposite is happening, and that’s a big problem. Saltier water at the ocean surface behaves differently than fresher seawater by drawing up heat from the deep ocean and making it harder for sea ice to regrow.
The loss of Antarctic sea ice has global consequences. Less sea ice means less habitat for penguins and other ice-dwelling species. More of the heat stored in the ocean is released into the atmosphere when ice melts, increasing the number and intensity of storms and accelerating global warming. This brings heatwaves on land and melts even more of the Antarctic ice sheet, which raises sea levels globally.
Our new study has revealed that the Southern Ocean is changing, but in a different way to what we expected. We may have passed a tipping point and entered a new state defined by persistent sea ice decline, sustained by a newly discovered feedback loop. The Southern Ocean surrounds Antarctica, which is fringed by sea ice. Nasa
A surprising discovery
Monitoring the Southern Ocean is no small task. It’s one of the most remote and stormy places on Earth, and is covered in darkness for several months a year. Thanks to new European Space Agency satellites and underwater robots which stay below the ocean surface measuring temperature and salinity, we can now observe what is happening in real time.
Our team at the University of Southampton worked with colleagues at the Barcelona Expert Centre and the European Space Agency to develop new algorithms to track ocean surface conditions in polar regions from satellites. By combining satellite observations with data from underwater robots, we built a 15-year picture of changes in ocean salinity, temperature and sea ice.
What we found was astonishing. Around 2015, surface salinity in the Southern Ocean began rising sharply – just as sea ice extent started to crash. This reversal was completely unexpected. For decades, the surface had been getting fresher and colder, helping sea ice expand. The annual summer minimum extent of Antarctic sea ice dropped precipitously in 2015. NOAA Climate.gov/National Snow and Ice Data Center
To understand why this matters, it helps to think of the Southern Ocean as a series of layers. Normally, the cold, fresh surface water sits on top of warmer, saltier water deep below. This layering (or stratification, as scientists call it) traps heat in the ocean depths, keeping surface waters cool and helping sea ice to form.
Saltier water is denser and therefore heavier. So, when surface waters become saltier, they sink more readily, stirring the ocean’s layers and allowing heat from the deep to rise. This upward heat flux can melt sea ice from below, even during winter, making it harder for ice to reform. This vertical circulation also draws up more salt from deeper layers, reinforcing the cycle.
A powerful feedback loop is created: more salinity brings more heat to the surface, which melts more ice, which then allows more heat to be absorbed from the Sun. My colleagues and I saw these processes first hand in 2016-2017 with the return of the Maud Rise polynya, which is a gaping hole in the sea ice that is nearly four times the size of Wales and last appeared in the 1970s.
What happens in Antarctica doesn’t stay there
Losing Antarctic sea ice is a planetary problem. Sea ice acts like a giant mirror reflecting sunlight back into space. Without it, more energy stays in the Earth system, speeding up global warming, intensifying storms and driving sea level rise in coastal cities worldwide.
Wildlife also suffers. Emperor penguins rely on sea ice to breed and raise their chicks. Tiny krill – shrimp-like crustaceans which form the foundation of the Antarctic food chain as food for whales and seals – feed on algae that grow beneath the ice. Without that ice, entire ecosystems start to unravel.
What’s happening at the bottom of the world is rippling outward, reshaping weather systems, ocean currents and life on land and sea. Feedback loops are accelerating the loss of Antarctic sea ice. University of Southampton
Antarctica is no longer the stable, frozen continent we once believed it to be. It is changing rapidly, and in ways that current climate models didn’t foresee. Until recently, those models assumed a warming world would increase precipitation and ice-melting, freshening surface waters and helping keep Antarctic sea ice relatively stable. That assumption no longer holds.
Our findings show that the salinity of surface water is rising, the ocean’s layered structure is breaking down and sea ice is declining faster than expected. If we don’t update our scientific models, we risk being caught off guard by changes we could have prepared for. Indeed, the ultimate driver of the 2015 salinity increase remains uncertain, underscoring the need for scientists to revise their perspective on the Antarctic system and highlighting the urgency of further research.
We need to keep watching, yet ongoing satellite and ocean monitoring is threatened by funding cuts. This research offers us an early warning signal, a planetary thermometer and a strategic tool for tracking a rapidly shifting climate. Without accurate, continuous data, it will be impossible to adapt to the changes in store. Don’t have time to read about climate change as much as you’d like?
