Tropische Klima-Gletscher-Interaktion auf langer Zeitskala

Gletscher erfuhren während des 20. Jahrhunderts weltweit einen Rückgang, welcher meist der globalen Erwärmung zugeschrieben wird. Wechselwirkungen zwischen Klima und Gletschern in den hohen und mittleren Breiten sind dabei relativ gut verstanden. Tropische Gletscher hingegen sind meist schwer zugänglich und befinden sich in einer Region der Atmosphäre, aus der es extrem wenige Beobachtungen gibt. Folglich ist viel weniger über sie bekannt. Jüngste Studien zeigten, dass tropische Gletscher auf Veränderungen der Feuchte stärker reagieren als auf Veränderungen der Temperatur, und Verbindungen zwischen Gletscher-Massenbilanz und großräumiger Klimavariabilität existieren: Auf dem Kilimanjaro in Tanzania z. B. hängt die Massenbilanz von der Variabilität des Dipol-Modus` im Indischen Ozean ab, und die Gletscher der Cordillera Blanca in Peru reagieren auf niedrig- frequente Änderungen im El Nino-System. Dabei ist aber immer noch unklar, welche Rolle anthropogene (z. B. Emission von Treibhausgasen) oder natürliche (z. B. Vulkanismus) Änderungen im Antrieb des Klimasystems, interne Variabilität, oder eine Kombination dieser Möglichkeiten spielen. Um den beobachteten Rückgang der tropischen Gletscher zu verstehen und ihr zukünftiges Verhalten im nächsten Jahrhundert abschätzen zu können, muss man die Klimadynamik verstehen, die die atmosphärischen Bedingungen über den Gletschern kontrolliert. Das vorgeschlagene Projekt vereint die besten verfügbaren glaziologischen Messungen von drei Kontinenten mit Rekonstruktionen der Gletscherausdehnung und jahrhundertelangen Ensemble-Klimarekonstruktionen aus vier verschiedenen, gekoppelten Klimamodellen , um das Wissen über die tropische Klimadynamik auf der Zeitskala der Gletscher zu erweitern. Zentral dafür sind die Identifikation der Klimavariabilitäts-Mechanismen auf Zeitskalen zwischen Jahrzehnten und einem Jahrhundert, sowie die Rekonstruktion der Variabilität in der Vergangenheit und ihre Auswirkungen auf die Gletscher. Diese Rekonstruktionen werden mit Hilfe von direkten Beobachtungen und Proxy-Rekonstruktionen des Zustandes der Atmosphäre und der Gletscher validiert. Die Methodik erlaubt es, den Einfluss von interner Variabilität und anthropogenem Einwirken während des 20. Jahrhunderts zu separieren. Dies ermöglicht Aufschlüsse zur langfristigen Vorhersagbarkeit und zu Abschätzungen der Bedingungen für die Gletscher im 21. Jahrhundert.

Gletscheränderungen verdeutlichen Klimaänderungen. Der weltweite Rückzug der Gletscher ist das Resultat langsamer Klimaänderungen, die jährliche Massenbilanz, d.h. die Summe von Neuschnee und Schmelzverlusten, ist dagegen ein Ergebnis jährlicher Schwankungen von Wetter und Klima. In den tropischen Anden und im asiatischen Hochgebirge gibt es nur wenige Klimadaten. In diesen Regionen können daher Gletscher als Proxies verwendet werden, also als indirekte Messungen von Klimaänderung vorausgesetzt wir wissen, diese Aufzeichnungen zu interpretieren. Diese Interpretation wird durch die Vielzahl unterschiedlicher Faktoren erschwert, die auf lokaler (z.B. Topographie und Gletscherform) und globaler Skala (z.B. Klimawandel und El Niño) wirken.Im Projekt haben wir Methoden entwickelt, um Klimasignale in Massenänderung der Gletscher zu übersetzen. Auf diese Weise wird es möglich, die Wirkung unterschiedlicher Faktoren zu entschlüsseln, in den tropischen Anden und auch weltweit. Insbesondere ist es uns gelungen, den Einfluss des menschengemachten Klimawandels auf die Gletscher zu quantifizieren. Daher wissen wir, dass der momentane, globale Rückgang der Gletscher durch eine Kombination natürlicher Prozesse (die Gletscher reagieren noch immer auf das Ende der sogenannten kleinen Eiszeit, einer kühlen Periode in der zweiten Hälfte des letzten Millenniums) mit der menschengemachten Klimaerwärmung verursacht wird. In den 1920er bis 1930er Jahren wurde der menschliche Einfluss auf die Gletscher messbar und wächst seitdem mehr oder weniger kontinuierlich an. Während der letzten 20 Jahre sind etwa 70 % des Gletscherrückgangs den Menschen zuzuschreiben. Diese Erkenntnis hat weitreichenden Einfluss auf unser Verständnis des Anstiegs des Meeresspiegels. Doch auch jährliche Schwankungen der Gletschermasse haben Einfluss auf die Menschen, weil sie die Verfügbarkeit von Wasser steuern. Insbesondere in der Trockenzeit in der Cordillera Blanca (Peru) spielt dies eine große Rolle. Für diese Region haben wir ein statistisches Werkzeug entwickelt, mit dem wir lokale Änderungen der Gletscher mit großskaligen Veränderungen der Atmosphäre verknüpfen können. Damit war es uns möglich, den Einfluss von El Niño auf die Gletscher der Region zu quantifizieren: Aufgrund von Wärme und Trockenheit verlieren die Gletscher in El Niño-Jahren viel Masse, während die Kälte und Niederschläge während La Niña das Abschmelzen bremsen. Dieser Zusammenhang war in den vergangenen 34 Jahren sehr regelmäßig. Damit ist die Grundlage gelegt, mit ähnlichen Methoden auch in anderen Regionen der Welt Klima-Gletscher-Beziehungen zu untersuchen und dabei auch erheblich längere Zeiträume zu berücksichtigen.