Der Beitrag der Rekristallisation von Meereis zum arktischen Schneepaket

Eine verborgene Geschichte im arktischen Schnee

Der Schnee, der das arktische Meereis bedeckt, mag wie ein einfaches weißes Tuch aussehen, doch diese Studie zeigt, dass er stillschweigend nicht nur von oben, sondern auch von unten wächst. Statt nur gefrorener Niederschlag zu sein, besteht ein Teil dieses Schnees tatsächlich aus recyceltem Meereis, das verdampft und höher wieder gefrierend neu aufgebaut wurde. Dieses verborgene Wechselspiel zwischen Meereis und Schnee ist wichtig, weil es beeinflusst, wie viel Sonnenlicht reflektiert wird, wie Gase zwischen Ozean und Atmosphäre austauschen werden und wie wir den künftigen Klimawandel in der sich rasch erwärmenden Arktis vorhersagen.

Schnee, der aus dem Eis nach oben wächst

Der Schnee auf Meereis liegt zwischen zwei sehr unterschiedlichen Welten: einer eiskalten Atmosphäre oben und relativ wärmerem Ozeanwasser unten. Dieser Temperaturkontrast erzeugt starke vertikale Temperaturunterschiede im Schnee, die wiederum Wasserdampf dazu treiben, vom Eis nach oben zu wandern. Während dieser Dampf durch winzige Luftporen im Schnee strömt und wieder gefriert, formt er die Schneekristalle zu größeren, filigraneren Strukturen um, die als Tiefenreif (depth hoar) bekannt sind. Frühere Arbeiten in Tundraböden deuteten an, dass Boden- bzw. Grundice eine kleine Menge Masse zum darüber liegenden Schnee beitragen kann, doch bisher hatte niemand diesen Prozess über treibendem arktischen Meereis quantifiziert.

Der Spur des schweren Wassers folgen

Die Forschenden schlossen sich der einjährigen MOSAiC-Expedition an, die zwischen Ende 2019 und Frühling 2020 mit dem Packeis der Arktis driftete. An über hundert markierten Stellen auf einer zentralen Eisfläche gruben sie wiederholt Schneetiefen auf und maßen Schneehöhe, Dichte und Temperatur von der Oberfläche bis zur Schnee-Eis-Grenze. Entscheidend sammelten sie mehr als 500 Schneemuster und zahlreiche Meereiskerne, um die natürlichen „Fingerabdrücke“ von Wassermolekülen zu analysieren: schwere und leichte Formen von Wasserstoff und Sauerstoff. Da Meereis und Schneefall unterschiedliche Isotopensignaturen besitzen, hinterlässt jede Eintragung von Wasserdampf aus dem Eis in den Schnee erkennbare Spuren in diesen Verhältnissen.

Belege für von unten gespeisten Schnee

Die Messungen zeigten, dass die Temperaturunterschiede im Schnee oft extrem stark waren, wobei die meisten Profile die Schwelle überschritten, ab der schnellere Kristallwachstum und Dampfbewegung zu erwarten sind. In nahezu jedem vertikalen Schneetiefenprofil waren die unteren Zentimeter des Schnees — direkt oberhalb des Eises — deutlich reicher an schwerem Sauerstoff als die oberflächennahen Schichten und näher in der Zusammensetzung am darunterliegenden Meereis selbst. Gleichzeitig neigte der untere Schneepack dazu, weniger dicht zu werden und strukturell stärker verändert zu sein, was mit aufsteigendem Dampfdurchfluss und Rekristallisation übereinstimmt. Eine zusätzliche Isotopenkennzahl, das Deuterium-Exzess, half dabei, andere Erklärungen wie Salzverunreinigungen durch Gischt oder Überflutung auszuschließen, und stärkte damit die Annahme, dass das Signal von aus dem Eis aufsteigendem Dampf stammt.

Wie viel neuer Schnee stammt vom Meereis?

Um abzuschätzen, welcher Anteil des Schnees tatsächlich aus Meereis stammte, kombinierten die Forschenden zwei komplementäre Ansätze. Zuerst nutzten sie Ergebnisse aus kontrollierten Laborexperimenten, in denen Schnee über einer Eisplatte einem bekannten Temperaturgefälle ausgesetzt wurde und der Eisverlust sorgfältig verfolgt wurde. Indem sie diese Beziehung mit den realen Temperatur- und Dampfbedingungen aus MOSAiC skalierten, berechneten sie, wie viel Eis sublimiert und wieder in den Schnee abgeschieden worden sein müsste. Das ergab das Äquivalent von etwa 4 Zentimetern Schneehöhe, die über den Winter von unten hinzugefügt wurden. Zweitens wandten sie ein einfaches Mischungsmodell auf die Isotopendaten an, das atmosphärischen Schneefall und Meereis als zwei Endmitglieder behandelte. Diese Analyse deutete auf einen noch größeren Beitrag hin: im Mittel könnte etwa ein Drittel der Schneemasse, entsprechend ungefähr 6 Zentimetern Schnee, auf rekristallisiertes Meereis zurückgeführt werden.

Warum das für eine sich erwärmende Arktis wichtig ist

Obwohl jede Schätzung Unsicherheiten trägt, zeigen sie zusammen, dass Meereis nicht nur eine Plattform für Schnee ist, sondern ein aktiver Lieferant desselben. Während die Arktis weiter erwärmt und sich Schneetiefen, Winde und Temperaturgradienten verändern, wird dieses verborgene Wachstum von unten beeinflussen, wie dick und dicht der Schnee wird, wie leicht Wärme aus dem Ozean entweichen kann und wie Verunreinigungen und Chemikalien gespeichert oder freigesetzt werden. Für Nicht-Spezialisten ist die wichtige Botschaft, dass der arktische Schneedecken teilweise aus recyceltem Meereis aufgebaut ist, und dass die Berücksichtigung dieses Prozesses dazu beitragen wird, Klimamodelle, Satelliteninterpretationen und unser Verständnis davon zu verbessern, wie der mit Eis bedeckte Ozean auf einen sich wandelnden Klimazustand reagiert.

Zitation: Macfarlane, A.R., Mellat, M., Dadic, R. et al. The contribution of sea-ice recrystallization to the Arctic snowpack. Nat Commun 17, 2429 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68762-0

Schlüsselwörter: Arktischer Schnee, Meereis, Wasserdampf, stabile Isotope, Klimawandel