Quelle: Phys.org – https://phys.org/news/2026-09-tropical-weather-patterns-west-antarctic.html, Brian Maffly (University of Utah), 29. September 2026
Die klimatischen Verhältnisse in den Tropen haben einen erheblichen Einfluss auf die Schneefälle in der Antarktis. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie der University of Utah, die den Zusammenhang zwischen tropischen Klimaschwankungen und der Schneeakkumulation auf dem westantarktischen Eisschild untersucht hat. Die Ergebnisse zeigen, dass atmosphärische Prozesse über dem Pazifischen und Indischen Ozean die Niederschlagsverhältnisse in der weit entfernten Antarktis beeinflussen. Besonders bemerkenswert ist, dass unterschiedliche Regionen des westantarktischen Eisschildes auf diese Einflüsse sehr verschieden reagieren.
Für ihre Untersuchung analysierten die Wissenschaftler 25 Eisbohrkerne aus der Westantarktis und kombinierten die darin enthaltenen Klimainformationen mit historischen meteorologischen Daten. Die Eisbohrkerne dokumentieren die jährliche Schneeakkumulation zwischen 1900 und 1999 und ermöglichen damit eine Rekonstruktion der Niederschlagsverhältnisse über das gesamte 20. Jahrhundert. Ziel der Studie war es, nicht nur langfristige Veränderungen der Schneemengen zu erfassen, sondern insbesondere die Ursachen der Schwankungen von Jahr zu Jahr zu verstehen.
Eine zentrale Rolle spielen dabei tropische Klimaphänomene wie El Niño und die Madden-Julian-Oszillation (MJO). Während El Niño mit großräumigen Veränderungen der Meeresoberflächentemperaturen und atmosphärischen Zirkulation im tropischen Pazifik verbunden ist, beschreibt die Madden-Julian-Oszillation eine ostwärts wandernde Schwankung der tropischen Konvektion und Niederschlagstätigkeit. Beide Phänomene können weitreichende Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation auslösen, deren Auswirkungen bis in die Polarregionen reichen.
Die Verbindung zwischen den Tropen und der Antarktis erfolgt vor allem über sogenannte Rossby-Wellen. Dabei handelt es sich um großräumige Wellenbewegungen der Atmosphäre, die durch Veränderungen der Wind- und Druckverteilung entstehen und sich über große Entfernungen ausbreiten können. Tropische Gewitteraktivität und die Erwärmung der Atmosphäre über warmen Meeresgebieten können solche Wellen anregen. Diese beeinflussen anschließend die atmosphärische Zirkulation der Südhalbkugel, verändern die Zugbahnen von Tiefdruckgebieten und steuern den Transport von Wärme und Feuchtigkeit in Richtung Antarktis.
Nach Einschätzung der Erstautorin Ella Hunter verdeutlichen die Ergebnisse, wie stark die Niederschläge in der Antarktis mit den klimatischen Verhältnissen in den Tropen verbunden sind. Rossby-Wellen können Temperatur, Windverhältnisse und Niederschläge über weite Teile der Erde beeinflussen. Veränderungen der tropischen Meeresoberflächentemperaturen und der damit verbundenen Konvektion wirken somit nicht nur regional, sondern können auch die Massenbilanz der antarktischen Eisschilde beeinflussen.
Der westantarktische Eisschild bedeckt eine Fläche von rund zwei Millionen Quadratkilometern und besitzt eine durchschnittliche Eisdicke von etwa 1.040 Metern. Obwohl er deutlich kleiner als der ostantarktische Eisschild ist, enthält er enorme Wassermengen. Ein vollständiges Abschmelzen würde den globalen Meeresspiegel rechnerisch um mehr als 4,6 Meter ansteigen lassen. Für die langfristige Stabilität des Eisschildes ist deshalb entscheidend, wie viel Masse durch Schneefall hinzukommt und wie viel Eis durch verschiedene Prozesse verloren geht.
Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die sogenannte Oberflächenmassenbilanz (Surface Mass Balance, SMB). Sie beschreibt die Nettoveränderung der Eismasse an der Oberfläche, wobei vor allem die Schneeakkumulation und die Umlagerung von Schnee durch Wind eine wichtige Rolle spielen. Die Wissenschaftler untersuchten, wie diese Bilanz im Verlauf des 20. Jahrhunderts schwankte und welche großräumigen atmosphärischen Prozesse dafür verantwortlich waren. Die Oberflächenmassenbilanz ist allerdings nicht mit der gesamten Massenbilanz des Eisschildes gleichzusetzen, da beispielsweise der Eisabfluss ins Meer und das Schmelzen an der Unterseite von Schelfeis ebenfalls zu Massenverlusten beitragen können.
Die Auswertung der Eisbohrkerne zeigte deutliche regionale Unterschiede innerhalb der Westantarktis. Die Wissenschaftler unterschieden einen östlichen und einen westlichen Bereich des Eisschildes, die sich sowohl hinsichtlich der durchschnittlichen Schneemengen als auch ihrer langfristigen Entwicklung erheblich unterscheiden. Im östlichen Bereich lag die jährliche Schneeakkumulation bei durchschnittlich etwa 350 Millimetern Wasseräquivalent, während im westlichen Bereich lediglich rund 175 Millimeter erreicht wurden. Damit erhielt der östliche Teil im Untersuchungszeitraum ungefähr doppelt so viel Schnee wie der westliche.
Auch die langfristigen Entwicklungen verliefen gegensätzlich. Während die Schneeakkumulation beziehungsweise die Oberflächenmassenbilanz im östlichen Bereich im Verlauf des 20. Jahrhunderts tendenziell zunahm, zeigte sich im westlichen Bereich ein rückläufiger Trend. Für den östlichen Sektor ermittelten die Wissenschaftler eine positive Änderungsrate von 0,224 Millimetern Wasseräquivalent pro Jahr, während für den westlichen Sektor eine negative Änderungsrate von 0,087 Millimetern pro Jahr angegeben wurde. Diese Unterschiede verdeutlichen, dass der westantarktische Eisschild klimatisch keineswegs als einheitliches System betrachtet werden kann.
Eine zunächst überraschende Beobachtung betraf den Zusammenhang zwischen atmosphärischem Hochdruck und Schneefall. In bestimmten Regionen der Westantarktis wurden besonders hohe Schneemengen festgestellt, obwohl diese Gebiete mit Hochdruckverhältnissen verbunden waren. Normalerweise wird Hochdruck eher mit absinkender Luft und geringeren Niederschlägen in Verbindung gebracht. Eine genauere Analyse der dreidimensionalen atmosphärischen Zirkulation lieferte jedoch eine Erklärung für diesen scheinbaren Widerspruch.
Die Hochdruckgebiete beeinflussen demnach die Zugbahnen der herannahenden Sturmsysteme. Ein ausgedehnter Hochdruckrücken kann Tiefdruckgebiete so umlenken, dass feuchte Luftmassen weiter ins Landesinnere der Antarktis transportiert werden. Dadurch können in bestimmten Regionen größere Schneemengen fallen, obwohl die lokale atmosphärische Druckverteilung zunächst etwas anderes erwarten ließe. Entscheidend ist somit nicht allein der Luftdruck unmittelbar über einer Region, sondern auch dessen Einfluss auf die großräumige atmosphärische Zirkulation und den Feuchtigkeitstransport.
Eine wichtige Grundlage der Studie bildeten relativ flache Eisbohrkerne, die unter anderem während Antarktisexpeditionen in den Jahren 2010 und 2011 gewonnen wurden. Die Bohrungen reichten bis zu etwa 50 Meter unter die Eisoberfläche und erfassten damit Schneeablagerungen aus den vergangenen ein bis zwei Jahrhunderten. Die Bohrkerne hatten einen Durchmesser von ungefähr fünf Zentimetern und wurden für die weitere Analyse in einzelne Abschnitte zerlegt. Ein Teil des Materials wird in speziellen Kühlanlagen an der University of Utah aufbewahrt.
Nach Aussage der beteiligten Wissenschaftlerin Summer Rupper sind solche Eisbohrkerne besonders wertvoll, weil zuverlässige und langfristige meteorologische Messreihen aus großen Teilen der Antarktis fehlen. Wetterstationen sind dort extremen Bedingungen ausgesetzt, können unter Schnee begraben oder durch Stürme beschädigt werden und sind nur mit erheblichem Aufwand zu warten. Die in den Eisschichten gespeicherten Informationen ermöglichen es dagegen, frühere Niederschlagsverhältnisse indirekt zu rekonstruieren. Zwar liefern Eisbohrkerne nicht dieselben Informationen wie moderne Wetterstationen, sie schließen jedoch wichtige Lücken in der klimatischen Beobachtung.
Die Untersuchung hebt außerdem hervor, dass für das Verständnis der antarktischen Eisschilde nicht nur langfristige Klimatrends von Bedeutung sind. Ebenso wichtig sind die natürlichen Schwankungen der Schneemengen zwischen einzelnen Jahren und Jahrzehnten. Diese können erhebliche regionale Unterschiede verursachen und damit die Entwicklung der Oberflächenmassenbilanz beeinflussen. Eine zeitweilige Zunahme des Schneefalls in einer Region bedeutet deshalb nicht zwangsläufig, dass sich die Massenbilanz des gesamten antarktischen Eisschildes verbessert.
Die Ergebnisse unterstreichen die enge Verflechtung tropischer und polarer Klimaprozesse. Veränderungen der tropischen Ozeane können über atmosphärische Fernwirkungen bis in die Westantarktis reichen und dort die Niederschlagsverteilung verändern. Für Klimamodelle und Prognosen zur zukünftigen Entwicklung des antarktischen Eisschildes ist es daher wichtig, diese Wechselwirkungen möglichst realistisch abzubilden. Die Studie zeigt insbesondere, dass regionale Unterschiede sowie die natürliche jährliche Variabilität der Schneeakkumulation berücksichtigt werden müssen, um Veränderungen der antarktischen Eismassen und deren möglichen Beitrag zum globalen Meeresspiegelanstieg besser einschätzen zu können.
Die Forschungsarbeit von Ella K. Hunter und ihren Kollegen wurde unter dem Titel „Tropical Controls on West Antarctic Ice Sheet Surface Mass Balance Interannual Variability in the Twentieth Century“ im Fachjournal Journal of Geophysical Research: Atmospheres veröffentlicht.
Originalquelle: https://phys.org/news/2026-09-tropical-weather-patterns-west-antarctic.html