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Eisbären in Kaktovik, Alaska
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Eisbären in Kaktovik, Alaska: Ihre Umwelt verändert sich in hohem Tempo. Bild: USGS

Regen statt Schnee: Die Arktis erlebt einen epochalen Klimawechsel



Die Arktis erwärmt sich rasant. Die Veränderungen, die dies mit sich bringt, werden immer deutlicher sichtbar: Gletscher, und Eisschelfe schwinden, das Meereis geht zurück, der Permafrostboden taut auf. Eine neue Studie von Wissenschaftlerinnen des National Center for Atmospheric Research (NCAR), die in der Fachzeitschrift «Nature Climate Change» erschienen ist, zeigt nun, dass die Arktis sich in einem Übergang von einem überwiegend gefrorenen Zustand in ein anderes Klima befindet.

Auch im Nordpolargebiet sind die Wettermuster nicht konstant – seit jeher variieren sie von Jahr zu Jahr. Manchmal hat es mehr Meereis, manchmal weniger, manchmal sind die Winter wärmer, manchmal kühler, manchmal fällt Regen statt Schnee. Die Studie kommt jedoch zum Schluss, die Arktis habe sich so stark erwärmt, dass die jährliche Variabilität sich nun ausserhalb der Grenzen von früheren Schwankungen bewege. Das markiert laut den Forscherinnen den Übergang zu einem neuen arktischen Klimazustand.

Auftauender Permafrost-Boden auf Barter-Island, Alaska
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Barter Island, Alaska: Stücke der Küste brechen ab, weil der Permafrostboden auftaut. Bild: USGS

Die Ozeanographin Laura Landrum, die Hauptautorin der Studie, und ihre Mitarbeiterin Marika Holland werteten hunderte von detaillierten Computersimulationen und umfassende Klimabeobachtungen aus. Mit der so gewonnenen enormen Datenmenge war es ihnen möglich, die natürliche klimatische Variabilität des «alten Nordpolargebiets» – gewissermassen dessen klimatische Bandbreite – zu definieren. Im nächsten Schritt bestimmten sie den Einfluss der anthropogenen Klimaerwärmung und ermittelten den Zeitpunkt, an dem dieser Einfluss die Arktis über die Grenzen der bisherigen Variabilität bringen wird.

The Arctic is changing into an entirely new climate state because of rapid warming. The extent of sea ice in the late summer, when it reaches its minimum each year, has already entered a statistically different climate, with surface air temperatures and the number of days with rain instead of snow also beginning to transition

Das arktische Klima befindet sich im Übergang zu einem neuen Zustand: Bereits um die Jahrhundertwende zeigt sich dies beim jährlichen Meereis-Minimum im September (oben). Auch die Lufttemperaturen befinden sich bereits ausserhalb der Variabilität des «alten» arktischen Klimas (Mitte). Bei der Anzahl der Regentage wird gegen Mitte des Jahrhunderts ein neuer Klimazustand eintreten (unten). Grafik: Simmi Sinha, UCAR

«Altes» Klima ist bereits verschwunden

Der Befund ist bitter: Das «alte» arktische Klima ist gemäss den Forscherinnen bereits verschwunden. Das Meereis im Nordpolargebiet ist in den vergangenen Jahrzehnten so stark geschmolzen, dass selbst in einem aussergewöhnlich kalten Jahr nicht mehr so viel sommerliches Meereis vorhanden sein wird, wie es noch Mitte des 20. Jahrhunderts der Fall war. Auch die Lufttemperaturen im Herbst und Winter sind gestiegen. Ihr weiterer Anstieg wird bis zur Mitte dieses Jahrhunderts zu völlig neuen klimatischen Bedingungen führen. Die jahreszeitliche Verteilung der Niederschläge wird sich verändern; zudem wird in mehr Monaten Regen statt Schnee fallen.

«Die Rate der Veränderungen ist bemerkenswert», stellt Landrum in einer NCAR-Mitteilung fest. Die Veränderungen seien so schnell, dass die Beobachtung früherer Wettermuster nicht mehr zeigen könnten, was im nächsten Jahr zu erwarten sei. Landrums Fazit: «Die Arktis tritt bereits jetzt in ein völlig anderes Klima ein als noch vor wenigen Jahrzehnten.»

Schnelle Erwärmung

Wie schnell die Veränderungen vor sich gehen, zeigt der durchschnittliche Umfang des Meereises im September, wenn es jeweils sein jährliches Minimum erreicht. Seit dem ersten Jahrzehnt der Satellitenmessungen (1979–1980) hat er um nicht weniger als 31 Prozent abgenommen.

Hier in einer Animation:

abspielen

«Annual Arctic Sea Ice Minimum 1979-2019 with Area Graph.» Video: YouTube/NASA Climate Change

Die Arktis erwärmt sich etwa doppelt so schnell wie der Rest der Erde. Dass sich das Klima im Nordpolargebiet so schnell verändert, ist allerdings nicht verwunderlich. Der Grund dafür ist die sogenannte Polare Amplifikation (oder Polare Verstärkung), bei der verschiedene physikalische Prozesse wirksam sind. Sie ist am Nordpol – hier spricht man auch von «Arktischer Amplifikation» – bedeutend stärker als am Südpol.

Einer der wichtigsten Faktoren der Polaren Verstärkung ist die Eis-Albedo-Rückkopplung. Schnee- und Eisflächen reflektieren bis zu 90 Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie zurück ins All. Schmelzen sie ab, kommen die darunter liegenden Land- und Wasseroberflächen zum Vorschein, die viel mehr Sonnenenergie absorbieren und sich dadurch erwärmen. In der Arktis wird das Meereis im Gegensatz zur Antarktis auch von unten her, vom sich erwärmenden Meerwasser, geschmolzen. Die Rückkopplung fällt hier deshalb stärker ins Gewicht. Der Schwund des Meereises führt obendrein dazu, dass das relativ warme Meereswasser nicht mehr so gut durch die isolierende Eisdecke abgeschirmt wird und lokal zur Erwärmung beitragen kann.

Arktisches Meereis

Albedo-Effekt: Meereis reflektiert Sonnenenergie zurück ins All. Dunkles Meerwasser absorbiert dagegen Energie. Bild: Shutterstock

Weniger Eis, mehr Regentage

Wie aber sieht das neue Klima in der Arktis aus, das sich zum Teil bereits eingestellt hat – etwa beim jährlichen Meereis-Minimum? Die Modelle, die Landrum und Holland für ihre Zukunftsprojektionen verwendeten, basieren auf dem Worst-Case-Szenario in Hinsicht auf die Abgabe von Treibhausgasen in die Umwelt. Sollte es gelingen, diese Emissionen zu verringern, könnte laut der Studie auch der Klimawandel in der Arktis weniger stark ausfallen. Für den Fall, dass dies nicht geschehen sollte, kommen mehrere Modelle der Forscherinnen zu einem Szenario, in dem die Arktis gegen Ende des Jahrhunderts während 3 bis 10 Monaten im Jahr weitgehend eisfrei ist.

Bei den Lufttemperaturen über dem Meer veranschlagen sie den Beginn eines neuen Klimas in der ersten Hälfte des Jahrhunderts oder in dessen Mitte, während die Lufttemperaturen über der Erdoberfläche bedeutend später in diesem Jahrhundert ansteigen werden. Der jahreszeitliche Zyklus der Niederschläge wird sich ebenfalls bis zur Mitte des Jahrhunderts massiv verändern. In den meisten kontinentalen Regionen der Arktis wird die Regenzeit sich um 20 bis 60 Tage verlängern. Bis zum Ende des Jahrhunderts werden es sogar 60 bis 90 Tage mehr sein. In einigen arktischen Regionen dürfte es Ende des Jahrhunderts in jedem Monat des Jahres regnen.

(dhr)

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Video: srf/SDA SRF

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