Schelfeis: Mathematische Modelle berechnen „Kalben“ von Eisbergen

Der Abbruch eines riesigen Eisbergs am Larsen-C-Schelfeis in der Westantarktis erregte im Juli große Aufmerksamkeit. Neue mathematische Modelle sollen solche Abbrüche, auch „Kalben“ genannt, künftig besser vorhersagen können.

Das ist von großer Bedeutung vor allem für Forschungsstationen, die sich auf dem Schelfeis befinden. Schelfeis in der Antarktis besteht aus riesigen schwimmenden Eisplatten, die sich über Tausende Quadratkilometer erstrecken können. An ihrem Rand brechen Stücke ab, die als Eisberge auf dem Meer schwimmen.

Die Mathematikerin Julia Christmann vor dem Eisbrecher „Polarstern“ im Schelfeis — Mit dem Eisbrecher „Polarstern“ war Julia Christmann in der Antarktis unterwegs. ©Julia Christmann

Wann und wo Schelfeis „kalbt“, kann die Wissenschaft nicht genau voraussagen. „Bislang beruhten Annahmen dazu immer auf Beobachtungen von Glaziologinnen und anderen Forschern. Konkrete Berechnungen mit physikalischen Parametern gab es nicht“, sagt Julia Christmann, die an der Technischen Universität Kaiserslautern forscht. Als Faustregel gelte etwa, dass das Eis breche, wenn es dünner als 200 Meter sei, sagt sie, wobei es in der Realität auch viele dünnere Schelfeise gebe.

Das „Kalben“ ist ein kontinuierlicher Vorgang, der von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Um es vorherzusagen, helfen auch Satellitenbilder nicht immer weiter. „Sie spiegeln nur Momentaufnahmen wider“, sagt Christmann. Sie entwickelte darum mathematische Modelle, um zu berechnen, wann und wo das Schelfeis brechen kann.

Für ihre Modelle spielen Faktoren wie Dicke und Dichte des Eises eine Rolle. „Zusätzlich sind die Materialparameter entscheidend, zum Beispiel elastische Faktoren“, erläutert die Forscherin. „Diese beeinflussen hauptsächlich den Ort, an dem der Eisberg abkalbt. Oder die Viskosität, die die Zeit zwischen den Abbruchereignissen beeinflusst.“

„Das Schelfeis bricht in der Regel an Stellen, welche eine halbe bis zu einer gesamten Eisdicke von der Eisvorderkante entfernt sind“, resümiert Christmann. Für die Wissenschaft können solche Daten wichtig sein, da auf den Schelfeisen in der Antarktis zahlreiche Forschungsstationen ihren Sitz haben, darunter die deutsche Neumayer-Station III.

Christmann entwickelte die Modelle im Rahmen ihrer Doktorarbeit und in Zusammenarbeit dem Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven. Für ihr nächstes Forschungsprojekt will sie sich mit Aufsetzlinien in Grönland beschäftigen. Dabei handelt es sich um den Bereich, an dem das Eis noch den Boden berührt und in das schwimmende Schelfeis übergeht. Christmann will herausfinden, wie sich diese Linien im Laufe der Zeit verändern.

05.09.2017