Kanalisierte Topographie verstärkt die Schmelzempfindlichkeit kalter antarktischer Schelfeise

Warum verborgene Unter-Eis-Flüsse für unsere Küsten wichtig sind

Weit unter der knarrenden weißen Fläche der antarktischen Schelfeise formt der Ozean das Eis unauffällig von unten. Diese Studie zeigt, dass lange, tunnelartige Rillen in der Basis einiger kalter ostantarktischer Schelfeise wie Fallen für etwas wärmeres Tiefenwasser wirken können. Dadurch schmelzen diese Schelfeise deutlich schneller, als es ihre insgesamt eiskalte Umgebung vermuten ließe — mit möglichen Folgen für den globalen Meeresspiegel.

Der gewaltige Eisdamm, der das Meer zurückhält

Das antarktische Eisschild enthält etwa 70 % des Süßwassers der Erde, genug, um den globalen Meeresspiegel um mehrere Meter steigen zu lassen, sollte es ins Meer gelangen. Treibende Schelfeise säumen große Teile dieses Eisschilds und wirken als Stützwerke — natürliche Bremsen, die den Abfluss des festgefrorenen Eises ins Meer verlangsamen. In den letzten Jahrzehnten ist das Ausdünnen und Schwächen dieser Schelfeise durch ozeanisch bedingte Schmelze zu einem Hauptfaktor des Nettomassenverlusts der Antarktis geworden. Dennoch sind die Details, wie der Ozean die komplexe Unterseite der Schelfeise angreift, weiterhin nur unzureichend verstanden, insbesondere in Regionen, in denen das Wasser in den Hohlräumen nahe dem Gefrierpunkt liegt.

Verborgene Rillen unter dem Eis

Viele antarktische Schelfeise weisen Basalkanäle auf — längliche Niederungen, die mehrere Kilometer breit und hunderte Meter tief sein können und sich über zehn- bis hunderte Kilometer vom Aufsetzpunkt bis zur Eisfront erstrecken. Diese Kanäle verteilen die Schmelze um: einige Bereiche dünnen schnell aus, während benachbartes Eis kaum schmilzt oder sogar wieder zufriert. In warmen Wasserregionen Westantarktikas ist bekannt, dass solche Kanäle die Schmelze konzentrieren und Schelfeise schwächen können. Ähnliche Strukturen existieren jedoch auch unter kalten ostantarktischen Schelfeisen, wo die Schmelzraten typischerweise niedrig sind und der Zugang von warmem Tiefenwasser begrenzt ist. Bisher war unklar, ob diese Rillen solche Schelfeise stabilisieren, indem sie Schmelze lokalisieren, oder destabilisieren, indem sie strukturelle Schwachstellen schaffen.

Ein digitales Labor unter dem Fimbulisen

Die Autoren konzentrieren sich auf das Fimbulisen in der Ostantarktis, ein relativ kaltes System, in dem die Ozeanhöhle meist mit nahezu gefrierendem "Winterwasser" gefüllt ist. Mit einem hochauflösenden Ozeanmodell simulieren sie die Höhle einmal mit einer realistischen, rauen Unterseite, die tiefe Kanäle enthält, und einmal mit einer künstlich geglätteten Unterseite, die diese entfernt. Anschließend testen sie jede Geometrie unter zwei ozeanischen Zuständen: einem kalten Zustand mit nahezu keinem Zustrom warmen Tiefenwassers in die Höhle und einem warmen Zustand, in dem eine geringe Einströmung von Circumpolar Deep Water — weiterhin nur leicht über dem lokalen Gefrierpunkt — die tiefen Teile des Schelfs erreicht. So können sie isolieren, wie kleinskalige Topographie mit subtiler Ozeanerwärmung interagiert.

Warmes Wasser bleibt in den Rillen hängen

Die Simulationen zeigen, dass bei kanaliger Unterseite das eindringende warme Tiefenwasser nicht einfach vorbeiströmt. Stattdessen wird es beim Mischen und Schmelzen des Eises verändert: es wird sowohl süßer als auch auftriebskräftiger, bleibt dabei aber relativ warm. In den tiefen Eisregionen steigt dieses veränderte Wasser in die Kanäle auf und wird nahe ihren Kämmen gefangen, wodurch eine lokalisierte Überturning-Zirkulation entsteht. Schnellere Strömung entlang der Kanalwände erhöht den turbulenten Wärmetransport, und das Vorhandensein wärmeren Wassers in Eisnähe verstärkt die Schmelze zusätzlich. Unter warmen Bedingungen können die Schmelzraten innerhalb der Kanäle um mehr als zehn Meter pro Jahr höher liegen als bei einer geglätteten Unterseite, obwohl der mittlere Schmelzwert über das gesamte Schelf weiterhin moderat bleibt.

Von zusätzlicher Schmelze zu strukturellem Risiko

Das Team vergleicht diese fokussierte ozeangetriebene Ausdünnung mit der natürlichen Tendenz des Eises, die Kanäle durch Fließen und "Heilung" — Kriechen und Auffüllen von Senken — zu schließen. In kalten Bedingungen ohne warme Einströmungen dominiert die Eildeformation: der kombinierte Effekt führt zu einer Netto-Schließung der Kanäle. Wenn jedoch warmes Tiefenwasser einströmt, kompensiert die zusätzliche Schmelze in den Kanälen diese Heilung mehr als, sodass Kanäle erhalten bleiben oder im Laufe der Zeit sogar tiefer werden können, insbesondere unter den dickeren Teilen des Schelfs nahe der Aufsetzlinie. Diese fokussierte Ausdünnung kann das strukturelle Rückgrat des Schelfs schwächen, seine stützende Wirkung reduzieren und das vorgelagerte Eisschild anfälliger für schnelleren Abfluss machen.

Was das für künftige Meeresspiegel bedeutet

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass kleinskalige Unter-Eis-Kanäle die Empfindlichkeit selbst kalter, nur schwach schmelzender Schelfeise gegenüber relativ moderater Ozeanerwärmung stark verstärken können. Statt harmloser Oberflächentextur helfen diese Rillen, spärliches warmes Wasser zur Eisbasis zu ziehen und die Schmelze dort zu erhöhen, wo sie für die Stabilität am wichtigsten ist. Da der Klimawandel die Winde und Strömungen im Südlichen Ozean so verändert, dass bereits mehr warmes Tiefenwasser auf das antarktische Kontinentalschelf gelangt, könnte eine solche kanalisierte Überturning-Zirkulation einige Schelfeise fragiler machen als bisher angenommen — mit bedeutenden Folgen für langfristige Meeresspiegelprojektionen.

Zitation: Zhou, Q., Hattermann, T., Zhao, C. et al. Channelized topography amplifies melt-sensitivity of cold Antarctic ice shelves. Nat Commun 17, 3790 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71828-8

Schlüsselwörter: Antarktische Schelfeise, Basalkanäle, Ozeanerwärmung, Meeresspiegelanstieg, Circumpolar Deep Water