Die Jagd nach dem Licht: Studie liefert neue Hinweise auf Erwärmung in der Arktis.

11. Januar 2024

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von Kenny Vigil, Sandia National Laboratories

Die Arktis, die eisige Krone der Erde, erlebt eine Klimakrise wie keine andere. Sie erwärmt sich in einem rasenden Tempo - viermal schneller als der Rest unseres Planeten. Forscher von Sandia lüften das Geheimnis der Verringerung der Sonnenlichtreflexion, genannt Albedo, was die Erwärmung der Arktis verstärkt.

Die Wissenschaftler sind nicht mit Parkas und Schaufeln bewaffnet. Stattdessen haben sie Daten von GPS-Satellitenradiometern erschlossen, um das von der Arktis reflektierte Sonnenlicht zu erfassen. Diese Datenauswertung könnte der Schlüssel zur Entschlüsselung des Codes zur Verstärkung der Arktis sein.

Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

"Die ungleichmäßige Erwärmung in der Arktis ist sowohl eine wissenschaftliche Neugier als auch eine dringende Sorge, die uns dazu veranlasst, uns zu fragen, warum sich diese Landschaft so dramatisch verändert hat", sagte Erika Roesler, eine Atmosphären- und Klimatologin bei Sandia.

Frühere Studien haben darauf hingewiesen, dass die Albedo-Rückkopplungen des Meereises wahrscheinlich die Verstärkung der Arktis antreiben. Diese Albedo-Rückkopplungen lassen sich in zwei Hauptbereiche unterteilen. Erstens gibt es eine Gesamtverringerung des Meereises, was zu einer größeren Freilegung des dunklen Ozeans führt, der mehr Sonnenlicht als von Schnee bedecktes Eis absorbiert und die Temperaturen erhöht. Der zweite Faktor ist die Reflexionsfähigkeit des verbleibenden Meereises, oder lokale Albedo, die durch das Abschmelzen von Pfützenwasser auf dem Eis entsteht.

Sandia-Forscher hatten das Ziel, ein besseres Verständnis für die Verringerung der Reflexionsfähigkeit in der Arktis zu erlangen. Der leitende Wissenschaftler Phil Dreike arbeitete mit der U.S. Space Force zusammen, um Sandia die Analyse bisher unveröffentlichter Daten von den Radiometern auf GPS-Satelliten zu ermöglichen.

"Neue Klimadaten aus Beobachtungen sind einzigartig. Um als Klimadatensatz zu gelten, müssen die Beobachtungen über viele Jahre hinweg erfolgen. Kleinskalige wissenschaftliche Projekte haben typischerweise keine so lange Dauer, wodurch dieser Datensatz besonders wertvoll ist", sagte Roesler.

Amy Kaczmarowski, eine Ingenieurin bei Sandia, führte eine Analyse der Daten von 2014 bis 2019 durch.

"Es gab zahlreiche lokale Messungen und theoretische Diskussionen über die Auswirkungen von Wasserpfützen auf die Albedo des Eises. Diese Studie stellt eine der ersten umfassenden Untersuchungen der jährlichen Effekte in der Arktis dar", sagte Kaczmarowski.

"Die Datenauswertung von Sandia ergab eine 20% bis 35%ige Verringerung der Gesamtreflexionsfähigkeit über den arktischen Sommer. Nach den im gleichen Zeitraum gesammelten Messungen des mikrowellenbasierten Ausmaßes des Meereises wird ein Drittel dieses Verlusts an Reflexionsfähigkeit auf vollständig geschmolzenes Eis zurückgeführt."

Die anderen zwei Drittel des Verlusts an Reflexionsfähigkeit werden wahrscheinlich durch die Verwitterung des verbleibenden Meereises verursacht. "Die entscheidende Entdeckung hier ist, wie stark das verwitterte Eis die Reflexionsfähigkeit verringert", fügte Kaczmarowski hinzu. Verwittertes Eis bezieht sich auf das verbleibende Meereis, das dünner sein kann und Schmelzpfützen enthalten kann.

Von den GPS-Satelliten wird erwartet, dass sie bis 2040 weiterhin Daten liefern. Die Sandia-Forscher hoffen, dass andere Wissenschaftler ihre Ergebnisse berücksichtigen und in ihre Modelle zur Arktis-Verstärkung einbeziehen werden. Sie planen, die GPS-Daten weiter auszuwerten und sind begeistert von der Zusammenarbeit mit anderen Klimaforschern für weitere Analysen.

"Wir werden weiterhin diese Daten verwenden, um verschiedene Regionen der Erde für klimatische Anwendungen zu untersuchen", sagte Kaczmarowski.

Zeitschrifteninformation:

Scientific Reports

Bereitgestellt von Sandia National Laboratories