Veränderung der antarktischen Schelfeisfläche von 2009 bis 2019

Abstrakt

Antarktische Schelfeise unterstützen den Eisschild und stabilisieren den Fluss des festsitzenden Eises sowie seinen Beitrag zum globalen Meeresspiegel. In den letzten 50 Jahren haben Satellitenbeobachtungen gezeigt, dass die Eisschelfs zusammenbrechen, dünner werden und sich zurückziehen. Allerdings gibt es nur wenige Messungen der antarktischen gesamten Veränderung der Schelfeisfläche. Hier verwenden wir MODIS-Satellitendaten (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), um die Veränderung der Position und Fläche der Kalbungsfront des Schelfeises auf 34 Schelfeisen in der Antarktis von 2009 bis 2019 zu messen. Im letzten Jahrzehnt kam es zu einer Verringerung der Fläche auf der Antarktischen Halbinsel (6693 km 2 ) und Westantarktis (5563 km). 2 ) wurde durch das Flächenwachstum in der Ostantarktis (3532 km²) aufgewogen 2 ) und die großen Ross- und Ronne-Filchner-Schelfeise (14.028 km). 2 ). Der größte Rückgang wurde auf dem Larsen-C-Schelfeis mit einer Länge von 5917 km beobachtet 2 Eis ging während eines einzelnen Kalbungsereignisses im Jahr 2017 verloren, und die größte Flächenzunahme wurde auf dem Ronne-Schelfeis in der Ostantarktis beobachtet, wo im letzten Jahrzehnt ein allmählicher Vormarsch stattfand (535 km). 2 Die −1 ) führte zu 5889 km 2 Flächengewinn von 2009 bis 2019. Insgesamt ist die Fläche des antarktischen Schelfeises um 5305 km gewachsen 2 seit 2009, wobei 18 Schelfeise zurückgehen und 16 größere Schelfeise in der Fläche wachsen. Unsere Beobachtungen zeigen, dass die Eismasse der antarktischen Schelfeise im letzten Jahrzehnt um 661 Gt an Eismasse zugenommen hat, wohingegen der stationäre Ansatz einen erheblichen Eisverlust im gleichen Zeitraum schätzen würde, was zeigt, wie wichtig es ist, zeitlich variable Kalbungsflussbeobachtungen zur Messung von Veränderungen zu verwenden.
Wie man zitiert.

Andreasen, JR, Hogg, AE und Selley, HL: Veränderung der antarktischen Schelfeisfläche von 2009 bis 2019, The Cryosphere, 17, 2059–2072, https://doi.org/10.5194/tc-17-2059-2023 , 2023.

Eingegangen: 12. Okt. 2022 – Diskussion gestartet: 01.11.2022 – Überarbeitet: 10. März 2023 – Angenommen: 08. April 2023 – Veröffentlicht: 16. Mai 2023
1 Einleitung

Eisschelfs säumen drei Viertel der antarktischen Küste, stützen das festsitzende Eis und verbinden die Eisdecke mit dem Südpolarmeer. Die Kalbungsfront stellt die seewärtige Grenze der Schelfeiskante dar und ist die Grenze des antarktischen Küstenrandes. Der Ort der Kalbungsfront (CFL) kann sich allmählich durch anhaltendes Wachstum oder Rückzug (Cook und Vaughan, 2010) oder plötzlicher aufgrund großer Ereignisse wie dem Kalben von Eisbergen (Hogg und Gudmundsson, 2017) und dem Zusammenbruch des Schelfeises (Rott et al., 1996; Rack und Rott, 2004; Padman et al., 2012). Die Kartierung der zeitlich variablen Kalbungsfrontposition auf antarktischen Schelfeisen ist wichtig (i) für die Schätzung des gesamten Süßwasserhaushalts des Schelfeises, (ii) als Vorläufer für dynamische Instabilität und damit für den Beitrag des Eisschild-Meeresspiegels, (iii) als Indikator dafür sich ändernde strukturelle Bedingungen im Schelfeis und (iv) als Stellvertreter für veränderte ozeanische und atmosphärische Antriebe. Satellitenbeobachtungen haben gezeigt, dass eine Verringerung der Schelfeisfläche dazu führen kann, dass stromaufwärts gelegene Gletscher dünner werden (Scambos et al., 2004) und sich um das Achtfache ihrer vorherigen Geschwindigkeit beschleunigen (Rignot et al., 2004), wodurch der dynamische Meeresspiegel des Eises ansteigt Beitrag der betroffenen Region. Einige Zonen mit schwimmendem Eis verleihen der Eisdecke deutlich mehr strukturelle Stabilität, wobei Eis im Inneren des Druckbogens oder in Kontakt mit einem Fixierungspunkt bei Verlust Instabilität auslöst (Holland et al., 2015). Die Auswirkung von Veränderungen in der Schelfeisfläche ist nicht immer lokal. Studien zeigen, dass Schelfeis weitreichende Stützen für das Hunderte von Kilometern entfernte Grundeis bieten (Fürst et al., 2016). Viele Eisbergkalbungen sind jedoch Teil des natürlichen Zyklus der Eisschelfeisentwicklung, wobei das stetige Nachwachsen und Vorrücken der Kalbungsfront typischerweise nach einem Kalbungsereignis zu beobachten ist (Hogg und Gudmundsson, 2017).

In den letzten 30 Jahren wurde beobachtet, dass die Schelfeise in der gesamten Antarktis stetig vordringen, sich nach dem Kalben von Eisbergen zurückziehen und katastrophal zusammenbrechen, wie im Fall von Larsen A (Rott et al., 1996), Larsen B (Rack and Rott, 2004) und Wilkins-Schelfeis (Padman et al., 2012) auf der Antarktischen Halbinsel. Die Verfolgung der Veränderung der Position der Kalbungsfront ist ein wichtiger Eingabeparameter für Eisflussmodelle, da er für Studien über Kalbungsprozesse und ihre treibenden Kräfte verwendet wird (Trevers et al., 2019) und für die Berechnung der Massenveränderung des Schelfeises erforderlich ist Kalbung, ein Bestandteil des Gesamtbudgets zusammen mit der Grundschmelze und dem Oberflächenmasseneintrag (Rignot et al., 2013). Messungen der Lage der Kalbungsfront des Schelfeises wurden mit einer Reihe von Methoden durchgeführt, darunter historische Schiffsbeobachtungen aus dem Jahr 1842 auf dem Ross-Schelfeis (Jacobs et al., 1986; Keys et al., 1998), manuelle Abgrenzung von Bilder, die durch Luftaufnahmen (Cook et al., 2005) und Satelliten mit optischem und synthetischem Aperturradar (SAR) (Cook und Vaughan, 2010; MacGregor et al., 2012) aufgenommen wurden, automatische Eisfronterkennung (Baumhoer et al., 2019) und durch die Anwendung von Kantenerkennungstechniken auf Höhendaten der Satellitenradar-Altimetrie (Wuite et al., 2019). Die räumliche Auflösung, Genauigkeit und Häufigkeit dieser komplementären Techniken variieren, wobei die zeitliche und räumliche Ausdehnung der Kalbungsfrontmessungen weitgehend von der Wiederholungsperiode und der Abdeckung der erfassten Daten sowie der manuellen Intensität der verwendeten Verarbeitungstechnik abhängt. Während Daten aus der Zeit vor dem Satellitenzeitalter (vor den 1960er Jahren) äußerst begrenzt sind, sind historische Aufzeichnungen wichtig Referenzdatensatz zum Verständnis der langfristigen Veränderung der Position der Eisfront und ihrer Reaktion auf Umwelteinflüsse. Aufgrund der Bedeutung dieses glaziologischen Parameters gibt es mehrere aktuelle Veröffentlichungen, die Veränderungen an den Kalbungsfronten des antarktischen Schelfeises messen, von regionalen Bewertungen bis hin zu vollständigen kontinentweiten Auswertungen (MacGregor et al., 2012; Lilien et al., 2018; Wuite et al., 2019; Baumhoer et al., 2018, 2019, 2021; Greene et al., 2022; Christie et al., 2022). In dieser Studie erweitern wir diese frühere Arbeit und bieten eine Untersuchung rund um die Antarktis, indem wir die jährliche Kalbungsfront auf 34 Eisschelfs rund um die Antarktis von 2009 bis 2019 kartieren, indem wir MODIS-Satellitenbilder (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) verwenden (Scambos et al. , 1996). Die Ergebnisse liefern einen umfassenden Überblick Bewertung der Eisfrontwanderung über die Antarktis im letzten Jahrzehnt, Erweiterung der historischen Muster der Eisbewegung und Ermöglichung von Wachstumsbereichen und Rückzug, um genau quantifiziert zu werden (Abb. 1).
2 Daten und Methoden

Wir haben die jährliche Kalbungsfrontposition auf 34 Eisschelfs, die 80 % der antarktischen Küste umfassen, in den 11 Jahren von 2009 bis 2019 gemessen (Abb. 1). Wir verwendeten über 350 multispektrale optische Bilder, die mit dem MODIS-Instrument an Bord der NASA-Satelliten Terra und Aqua aufgenommen wurden (Scambos et al., 1996; Tabelle S1 im Anhang). Die während des Südsommers, von Mitte Januar bis Ende Februar, aufgenommenen Bilder wurden über das gesamte Jahrzehnt hinweg ausgewählt, um eine konsistente Probenahme zu gewährleisten und ein Aliasing saisonaler Schwankungen in der Position der Kalbungsfront zu vermeiden. Wann immer möglich, wurden wolkenfreie Satellitenbilder mit offenem Ozean an der Kalbungsfront bevorzugt ausgewählt, da das Vorhandensein von Meereis und Eisbergmelange die Genauigkeit verringern kann, mit der die Kalbungsfront visuell identifiziert werden kann. Auch Bilder, die um die Mittagszeit aufgenommen wurden, wurden priorisiert, da die Beleuchtung zu dieser Zeit einen besseren Kontrast bietet und eine klarere Identifizierung der Schelfeiskante ermöglicht. Der Untersuchungszeitraum begann im Jahr 2009 auf 30 Schelfeisen; Auf den Eisschelfs Wordie, Baudouin, Nansen und Drygalski wurden jedoch erst 2011 geeignete Bilder aufgenommen. Daher wurde dieses Jahr in dieser Studie als frühester Starttermin in diesen drei Regionen verwendet (Tabelle 1). Wir führten eine jährliche Messung der Eisfrontposition auf 34 Eisschelfs rund um die Antarktis durch, indem wir in jedem Satelliten manuell die Kalbungsfront an dem Punkt abgrenzten, an dem die Eisschelfoberfläche sichtbar in offenes Ozean- oder Meereis überging Bild (Cook et al., 2005; Cook und Vaughan, 2010).

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Abbildung 1 Antarktische Karte der Veränderung der Schelfeisfläche von 2009 bis 2019, mit überlagerten Namen der Schelfeisflächen auf einer Bedmap2-Oberfläche der Antarktis. Die Kreisflächen geben die Gesamtfläche der Schelfeisfläche (in km) an 2 ​) verloren (rot) oder gewonnen (blau). Die fette schwarze Linie stellt die antarktische Küste dar und kombiniert Daten aus den Jahren 2015 und 2019.

aufgezeichnet Äquidistante Punkte wurden alle ∼1000 m entlang der Eisfront , wobei eine polarstereographische Projektion verwendet wurde, um die Entfernungsskala, Punktdichte und Genauigkeit der Kalbungsfrontgrenze auf jedem Schelfeis zu standardisieren. Die Position der Kalbungsfront des Schelfeises entwickelt sich ständig weiter, wobei die gemessene Position repräsentativ für den Zeitstempel des verwendeten Satellitenbildes ist; Für die Zwecke dieser Studie gehen wir jedoch davon aus, dass dies der Fall ist der Jahresstandort. Die Genauigkeit der Kalbungsfrontposition ist begrenzt durch die Georeferenzierungsgenauigkeit des Bildes und die Digitalisierung des Grenze. Wir haben die Unsicherheit der Messtechnik bewertet, indem wir die Grenze der Kalbungsfront fünfmal anhand des Bildes von 2017 abgegrenzt haben des Dotson-Schelfeises und anschließendes Messen der Abweichung von der mittleren Position. Die Ergebnisse zeigen, dass die Standardabweichung der Kalbungsfrontmessung 254 m beträgt, was wir als unsere Messunsicherheit annehmen. Dies spiegelt die räumliche Auflösung der MODIS-Bilder wider, die eine Pixelgröße von hat 250×250 m. Die zeitgenössischen Kalbungsfrontpositionen aus dieser Studie wurden mit historischen Messungen auf der Antarktischen Halbinsel kombiniert, um die Aufzeichnung der Veränderungen bis ins Jahr 1947 zurück zu verlängern, einschließlich der Eisschelfs Larsen A bis C, George VI, Wilkins, Wordie, Bach und Stange (Cook und Vaughan, 2010). Insgesamt hat diese Studie zwischen 2009 und 2019 366 Kalbungsfrontmessungen durchgeführt und 53 historische Messungen auf der Antarktischen Halbinsel genutzt, um die zeitlich und räumlich umfassendste Bewertung der Veränderung der Eisfrontposition in der gesamten Antarktis zu liefern.

Die jährliche Fläche jedes Schelfeises wurde von 2009 bis 2019 gemessen, indem die digitalisierten Kalbungsfrontpositionen mit einer Referenz-Erdungslinienposition kombiniert wurden, wodurch geowissenschaftliche Datenaufzeichnungen zur Verwendung in Forschungsumgebungen (MEaSUREs) erstellt wurden. Antarktische Erdungslinie von Differentialsatellit Radarinterferometrie, Version 2 (Rignot et al., 2016), die die Binnengrenze der Schelfeisgrenze markiert (Thomas et al., 1979). Die Aufsetzlinie und die Kalbungsfrontpositionen wurden polygonisiert und dann für jedes von einem Schelfeis gesäumte Einzugsgebiet der Antarktis geschnitten, wobei isolierte Inseln und Nunataks von der Fläche abgezogen wurden, wodurch für jedes Jahr der Studie eine begrenzte Fläche für jedes Schelfeis entstand. Die Gesamtflächenveränderung im Laufe der jahrzehntelangen Studie Der Zeitraum wurde berechnet, indem die jüngste Beobachtung der Schelfeisfläche (2019) mit der ältesten (2009 oder 2011; Tabelle 1) verglichen wurde. Wir haben das berechnet Die mittlere jährliche Kalberate wurde ermittelt, indem die Gesamtflächenveränderung durch die Anzahl der beobachteten Jahre dividiert wurde, und die prozentuale Flächenveränderung wurde berechnet, indem die Gesamtflächenveränderung durch die Fläche von 2009 dividiert wurde (Tabelle 1). Um die Volumen- und Eismassenveränderung zu beurteilen, die durch die Entwicklung der Kalbungsfront verursacht wird, haben wir die Eisdicke aus Bedmap2 (Fretwell et al., 2013) über die am weitesten im Landesinneren gemessene Kalbungsfrontposition extrahiert, die je nach Schelfeis zwischen 2009 und 2019 lag ( Tabelle 1). Anschließend haben wir für jedes Regal eine mittlere Dicke an der Kalbungsfront berechnet. Wir haben die jährliche Massenänderung in jedem Schelfeis aufgrund von Kalbungsprozessen berechnet, indem wir die Volumenänderung im kalbenden Eis berechnet und jede jährliche Fläche mit der mittleren Eisdicke und Eisdichte (0,9166 Gt km) multipliziert haben −3 ). Die mittlere Volumenänderungsrate wurde berechnet, indem die jährlich variierende Volumenänderung des Schelfeises durch den Untersuchungszeitraum dividiert wurde. B. die Genauigkeit der Schelfeisfläche Die Maße hängen sowohl von den Variationen in der Breite als auch der Länge ab Küstenlinie, wir haben dies auf 1 km gerundet 2 Präzision, die mit der Methodik früherer Studien übereinstimmt (Cook und Vaughan, 2010), und um Fehler innerhalb der Abgrenzung der Kalbungsfront (254 m) zu berücksichtigen. Die gleiche Methode zur Berechnung der Fläche, des Volumens und der Veränderung der Kalbungsmasse wurde auf die historischen Kalbungsfrontpositionen auf der Antarktischen Halbinsel angewendet.

Tabelle 1 Übersichtstabelle mit Daten zu jedem Schelfeis, einschließlich der Flächenveränderung von 2009 bis 2019, der absoluten Differenz, der prozentualen Differenz und der Änderungsrate zwischen dem ersten und dem letzten aufgezeichneten Datum (Schelfeis, bei dem es zu größeren Kalbungsereignissen kam, ist in Klammern angegeben ), das Jahr und das Ausmaß der maximalen Flächenveränderung sowie die beobachtete Abkalbungsrate und die stationären Abkalbungsraten. Die fett gedruckten Werte sollen darauf hinweisen, dass es sich bei diesen Werten um Summen von Schelfeisgruppierungen handelt (auch bekannt als AP-Gesamt, WAIS-Gesamt, EAIS-Gesamt, großes Schelf-Gesamt und Antarktis-Gesamt).
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3 Ergebnisse und Diskussion

Diese Studie präsentiert eine räumlich und zeitlich umfassende Aufzeichnung der Kalbungsfrontposition und Flächenveränderung für 34 große Schelfeise in der Antarktis von 2009 bis 2019 (Abb. 1; Tabelle 1), wobei drei dieser Schelfe von 2009 bis 2021 gemessen wurden. Vorbei In den 11 Jahren von 2009 bis 2019 beobachteten wir sechs verschiedene Arten des Kalbungsfrontverhaltens des Schelfeises, das durch (a) große Kalbungsereignisse, (b) schnellen Rückzug der Kalbungsfront, (c) allmählichen Rückzug der Kalbungsfront und (d) periodisches Fortschreiten gekennzeichnet ist Rückzug, (e) schnelles Vorwärtskalben vorne und (f) stetiges Vorwärtskalben vorne (Abb. S1 im Anhang). Wir haben die Schelfeise in diese sechs Kategorien eingeteilt, um die beobachteten Veränderungen zu beschreiben und eine detaillierte Bewertung des Verhaltens der Schelfeise in der Antarktis im letzten Jahrzehnt zu ermöglichen.
3.1 Große Kalbungsereignisse

Unter schweren Abkalbungen versteht man den Verlust eines erheblichen Anteils der Tiere das Schelfeis, >5 % der Gesamtfläche, was zur Bildung eines oder mehrerer Eisberge innerhalb eines kurzen Zeitraums führt (Kalbsereignisse, die in weniger als einem Monat auftraten). Sechs Schelfeise in der Antarktis erlebten zwischen 2009 und 2019 große Kalbungsereignisse, darunter die Eisschelfs Wilkins, Wordie und Larsen C auf der Antarktischen Halbinsel in den Jahren 2009, 2013 und 2017, der Thwaites-Gletscher in der Westantarktis im Jahr 2012 und der Mertz-Gletscher Nansen-Schelfeis in der Ostantarktis im Jahr 2010 bzw. 2016 (Abb. 3a). Die größte relative Flächenveränderung erfuhr das Thwaites-Schelfeis mit einem Verlust von insgesamt 53,7 % ( −2924 km²) . 2 ) seiner ursprünglichen Fläche (Tabelle 1) aufgrund der kombinierten Auswirkungen des Eisbergkalbens (Eiszungenkalbung 2012) und des Rückzugs (Abb. S33). Zwischen 1963 und 2008 behielt das Larsen-C-Schelfeis 91 % seiner Fläche (50.837 km). 2 ; Eisfronten bereitgestellt von Cook und Vaughan, 2010); Im Jahr 2017 kalbte jedoch ein über 200 km langer Eisberg (A68; Hogg und Gudmundsson, 2017), wodurch sich seine Fläche um 12,7 % ( −5917 km) verringerte 2 ) und führte von 2009 bis 2019 zu einem Gesamteisverlust von 10,2 % (Abb. S4).

Die Fläche des Wordie-Schelfeises am Westrand der Antarktischen Halbinsel verringerte sich zwischen 1966 und 2008 um 90 % (Eisfronten stammen von Cook und Vaughan, 2010), was zu vier isolierten Schelfeisresten führte, die die Carlson-, Prospect- und Hariot-Gletscher stützen und ein unbenannter Überrest zwischen den Gletschern Hariot und Fleming (Abb. S7). Mehrere Eisberge spielten eine entscheidende stabilisierende Rolle in der Wordie-Landungszone; Allerdings wirken sie auch als Keile, die das Schelfeis der drei zuströmenden Nebengletscher spalten und schwächen (Vaughan, 1993). Zwischen 2011 und 2019 verlor das Wordie-Schelfeis 45,2 % seiner verbleibenden Fläche (Tabelle 1), wobei 88 % dieses Verlusts auf eine 35 km lange Eisschicht zurückzuführen waren 2 Kalbungsereignis im Jahr 2013. Nach einer Phase anhaltenden Rückzugs seit 1990 (Cook und Vaughan, 2010) haben sich die nördlichen und westlichen Teile des Wilkins-Schelfeises um 1204 km zurückgezogen 2 zwischen 2009 und 2010 (Abb. S6). Dies war auf den Verlust einer 1 km breiten Eisbrücke zur Charcot-Insel zurückzuführen, der vermutlich durch Ostwinde verursacht wurde, die zyklische Bewegungen antreiben, und durch Druck der Eismischung auf die Eisbrücke aufgrund der Windbelastung (Humbert et al., 2010).

Im Jahr 2010 kalbte der Mertz-Gletscher einen 78 km langen Eisberg (C28) und verlor dabei 45,3 % seiner ursprünglichen Fläche ( −2451 km) . 2 ), nachdem der B-09B-Eisberg, der 1987 vom Ross-Schelfeis kalbte, mit der stark zerklüfteten schwimmenden Eiszunge kollidierte (Abb. 2a, S21; Massom et al., 2015). Auf Grund liegende Eisberge rund um die Mertz-Küste beeinflussen das schwimmende Schelf, indem sie eine Schicht aus Festeis bilden, die die Länge der Eiszunge verlängert; Darüber hinaus ist Mertz für die Entwässerung von 0,8 % des EAIS verantwortlich (Massom et al., 2015). Das Nansen-Schelfeis wuchs stetig mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 7 km 2 Die −1 von 2011 bis 2016; zwischen 2016 und 2017 jedoch 8,9 % (182 km). 2 ) der gesamten Schelfeisfläche gingen durch Kalben verloren (Abb. S23). Der Bruch, der die Eisberge C-33 und C-33b bildete, wurde erstmals 1987 registriert und wuchs mit einer Geschwindigkeit von 7 km pro Jahr −1 von 2011 bis 2013 (Li et al., 2016; Dziak et al., 2018), wobei das endgültige Kalben im Jahr 2016 vermutlich durch einen Tiefdrucksturm ausgelöst wurde (Dziak et al., 2018). Der Mertz-Gletscher und das Nansen-Schelfeis sind die einzigen beiden Regionen in der Ostantarktis, in denen es zwischen 2009 und 2019 zu größeren Kalbungen kam, und sie sind zwei von vier Schelfeisen in der Ostantarktis, die im elfjährigen Untersuchungszeitraum einen Nettoflächenverlust verzeichneten. Nach ihren Kalbungsereignissen zogen sich die Eisschelfs von Wilkins und Thwaites in einem langsameren Tempo weiter zurück, während das Mertz-Schelfeis wieder vorrückte und die Ausdehnung des Wordie-Schelfeises relativ unverändert blieb. Zwischen 2019 und 2022 kam es auf dem Amery-Schelfeis zu großen Kalbungsereignissen (September 2019; Eisberg D-28; 1636 km). 2 ; Francis et al., 2021; Abb. S16), das Brunt-Schelfeis (Februar 2021; Eisberg A-74; 1270 km 2 ; Abb. S12) und das Ronne-Schelfeis (Mai 2021; Eisberg A-76; 4310 km). 2 ; Abb. S10), wodurch die Region in der Ostantarktis, die seit 2009 einen Nettoflächenverlust erlitten hat, erheblich erweitert wird. Diese Analyse der Kalbungsereignisse auf jährlicher Skala liefert belastbare Daten für zukünftige Studien, um zu beurteilen, ob es einen signifikanten Anstieg der Eisbergkalbungen gegeben hat im letzten Jahrzehnt oder ob die häufigere Wiederholungsperiode von Satellitenbeobachtungen die wahre Häufigkeit großer Eisbergkalbungsereignisse in der Antarktis besser erfasst hat.
3.2 Schneller Rückzug der Kalbungsfront

Ein schneller Rückzug der Kalbungsfront wird als erlebtes Schelfeis definiert Während des 11-jährigen Untersuchungszeitraums (2009–2019) kam es zu einem anhaltenden und erheblichen Eisverlust, bei dem mindestens 15 % ihrer Gesamtfläche verloren gingen. Drei Eisschelfs in der Antarktis erlebten zwischen 2009 und 2019 einen schnellen Rückzug der Kalbungsfront, darunter das Larsen-A-Schelfeis auf der Antarktischen Halbinsel sowie der Pine-Island-Gletscher und das Swinburne-Schelfeis in der Westantarktis (Abb. 3b). Diese Schelfeise werden von schnell fließenden Gletschern gespeist, was zu Beobachtungen von bescheidenen jährlichen Vorstößen führt (typischerweise zwischen 1 % und 2 %). Das Larsen-A-Schelfeis auf der nordöstlichen Antarktischen Halbinsel hatte eine Gesamtfläche von 2929 km² 2 im Jahr 1963 und begann in den 1980er Jahren einen gewissen Zusammenbruch zu erleben (Abb. S2; Eisfronten bereitgestellt von Cook und Vaughan, 2010). Im Januar 1995 kam es zu einem Zusammenbruch von 2270 km 2 Eis (Rott et al., 1996) verließen Larsen A mit nur 682 km 2 seiner ursprünglichen Fläche, nachdem oberflächliche Schmelzwasserteiche Hydrofracking durch Gletscherspalten auslösten (Scambos et al., 2000). Von 1995 bis 2008, Larsen A erlebte einen stetigen Rückzug des Schelfeisrestes um 637 km 2 Eis ging verloren, und von 2009 bis 2019 zog sich das Larsen-A-Schelfeis weiter zurück und verlor weitere 11 km 2 aus Eis, so dass eine verbleibende Fläche von 22 km übrig bleibt 2 . In dieser Studie berücksichtigen alle Flächenberechnungen von Larsen A nicht die Region Seal Nunataks.

Der Pine Island Glacier (PIG) liegt in der Amundsen Sea Embayment, wo es zu Einbrüchen kommt von warmem zirkumpolarem Tiefenwasser (CDW) auf den Festlandsockel verursacht haben hohe Grundschmelzraten (Dutrieux et al., 2014) und beschleunigter Eisabfluss in den Ozean (Abb. 2b, S34; Joughin et al., 2014; MacGregor et al., 2012). Frühere Studien haben gezeigt, dass PIG seit den 1970er Jahren einen langfristigen Rückgang des Schelfeises erlebt hat (Crabtree und Doake, 1982), wobei die Abstützung des auf Grund liegenden Eises in den letzten drei Jahrzehnten zu großen, negativen Eisdynamikverlusten im Becken geführt hat (Mouginot). et al., 2014). Im Jahr 2011 kam es im Schelf weiter im Landesinneren zu einer Kluft als jemals zuvor registriert (seit 1947), was 2013 zu einem Kalbungsereignis auf 689 km führte 2 Eis ging verloren. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich PIG seit 2009 um 1043 km zurückgezogen hat 2 , mit einer Geschwindigkeit von −95 km 2 Die −1 . Anderswo in der Westantarktis erlebte das Swinburne-Schelfeis während des gesamten Untersuchungszeitraums mit insgesamt 185 km einen relativ gleichmäßigen Eisverlust 2 Eis verloren bei einem Durchschnittsgeschwindigkeit von −17 km 2 Die −1 und verlor bis 2019 20,4 % seiner Fläche (Abb. S27).

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Abbildung 2 Karten der Veränderung der Kalbungsfront von 1947 bis 2019, die (a) ein großes Kalbungsereignis, (b) einen schnellen Rückzug der Kalbungsfront, (c) einen allmählichen Rückzug der Kalbungsfront, (d) einen Vormarsch mit periodischem Rückzug (z . B ) ein schnelles Vorrücken der Kalbefront und (f) ein stetiges Vorrücken der Kalbefront über dem MODIS-Satelliten Bilder aus dem Jahr 2019 (Scambos et al., 1996).

3.3 Allmählicher Rückzug der Kalbungsfront

Wir definieren den allmählichen Rückzug der Kalbungsfront als Schelfeise, die im 11-jährigen Untersuchungszeitraum (2009–2019) weniger als 4 % ihrer Gesamtfläche verloren haben, wobei der maximale Prozentsatz des jährlichen Wachstums 1,31 % und der maximale Rückzug –3,76 beträgt % . Diese Kategorie ist die größte Gruppierung von Schelfeisen mit acht Standorten in der Antarktis, darunter die Eisschelfs George VI, Bach und Stange auf der Antarktischen Halbinsel, die Eisschelfs Sulzberger, Getz und Abbot in der Westantarktis sowie die Eisschelfs Totten und Baudouin in der Antarktis Ostantarktis (Abb. 3c).

Das Schelfeis George VI (GVI) ist das größte Schelfeis (22.882 km²). 2 im Jahr 2019) an der Westküste der Antarktischen Halbinsel und existiert als Eisbrücke Kanal zwischen Alexander Island und dem Kontinent (Abb. S5). GVI hat zwei Eisfronten im Abstand von 500 km, wobei die Nordfront und die Südfront der Marguerite Bay bzw. dem Belgica Trough zugewandt sind. GVI erlebt im Südsommer saisonale Oberflächenschmelze und hohe Basalschmelzraten, die auf warmes Beckenwasser im südöstlichen Pazifik zurückgeführt werden, das vom CDW unterhalb des Schelfs geliefert wird (Lucchitta und Rosanova, 1998). Von 1947 bis 2008 verlor GVI 1943,7 km 2 aus Eis und behält daher 92,4 % seiner Größe von 1947 (Eisfronten bereitgestellt von Cook und Vaughan, 2010). Dieser langsame, aber stetige Eisverlust setzte sich von 2009 bis 2019 mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 55 km fort 2 Die −1 , mit 601,9 km 2 Eisverlust während des 11-jährigen Studienzeitraums. Die Bach- und Stange-Schelfeise liegen auf beiden Seiten der südlichen GVI-Öffnung und haben über viele Jahrzehnte hinweg ebenfalls ähnlich langsame und stetige Rückzugsraten gezeigt. Bach verlor 304 km 2 Eismenge über 62 Jahre von 1947 bis 2008 (Eisfronten bereitgestellt von Cook und Vaughan, 2010) mit weiteren 113 km 2 (2,5 %) Eisverlust in den 11 Jahren zwischen 2009 und 2019 (Abb. 2c, S8). Das Stange-Schelfeis zeigte ein ähnliches Verhalten und behielt zwischen 1973 und 2008 97 % seiner ursprünglich erfassten Eisfläche (ein Verlust von 272 km²). 2 ) und verlor weitere 2,6 % seiner Fläche (210 km). 2 ) im letzten Jahrzehnt (Abb. S9).

Die Schelfeise von Getz und Abbot sind die größten Schelfe in der Westantarktis und flankieren große Teile der Küste. Diese Schelfeise sind an ihrer Kalbungsfront durch eine Reihe von Inseln verankert, die die Geschwindigkeit und das Ausmaß des Kalbens begrenzen Ereignisse zum Kalben von Eisbergen. Während das festsitzende Eis im Landesinneren des Getz-Schelfeises in den letzten 20 Jahren eine Beschleunigung der Eisdynamik verzeichnete (Selley et al., 2021), ist die Fläche des Schelfeises (33.605 km²) größer 2 im Jahr 2019) ist relativ stabil geblieben. Insgesamt 403 km 2 Im letzten Jahrzehnt gingen vom Schelfeis Eis verloren, wobei die Kalbungsfront 17 km zurückging 2 Die −1 im westlichen Teil (Abb. S29) und 20 km 2 Die −1 auf dem östlichen Schelf (Abb. S30). Während des elfjährigen Untersuchungszeitraums von 2009 bis 2019 haben beide Schelfeise einen kleinen Teil ihrer Gesamtfläche verloren. Das Abbot-Schelfeis verlor 3,6 % seiner Gesamtfläche (1141 km). 2 ), mit einigen Perioden bescheidenen Wachstums im Jahr 2014 und von 2016 bis 2019 (Abb. S35). Das Sulzberger-Schelfeis liegt in der Westantarktis zwischen dem Swinburne-Schelfeis und der Guest-Halbinsel mit Blick auf das Rossmeer und hat eine Fläche von 12.276 km 2 im Jahr 2019 (Abb. S28). Sulzberger hat eine komplexe Struktur mit zahlreichen Inseln und Fixierungspunkten, die die Eisfront flankieren, mit einer durchschnittlichen Eisdicke von weniger als 80 m an seinem Ende und einer Meerestiefe von ∼150 m (Le Brocq et al., 2010 ) . Satellitenbeobachtungen deuten darauf hin, dass es auf diesem Schelfeis in den letzten 35 Jahren keine signifikanten Änderungen der dynamischen Eisgeschwindigkeit gegeben hat (Brunt et al., 2011); Allerdings hat das Muster des Eisflusses rund um die 11 Eishügel (und kleinere Eiswülste) Schwachstellen erzeugt, die die Wahrscheinlichkeit von Eisbrüchen erhöhen können (Matsuoka et al., 2015). Im Jahr 2011 löste ein Erdbeben in Japan einen Tsunami aus, der zur Bildung von Rissen im Sulzberger-Schelfeis führte. Dies führte direkt zu einem 10 km × 6 km großen Eisbergkalbungsereignis (Brunt et al., 2011), das die Fläche von Sulzberger um 142,1 km reduzierte 2 . Zwischen 2009 und 2019 zog sich Sulzberger schrittweise um 19 km zurück 2 Die −1 insgesamt verlor es 1,7 % seiner Gesamtfläche.

In der Ostantarktis liegt das Baudouin-Schelfeis an der Nordküste und verzeichnete einen Gesamtflächenverlust von 239,4 km 2 zwischen 2011 und 2019, mit einem durchschnittlichen Rückzug von 27 km 2 Die −1 (Abb. S15). Totten Der Gletscher befindet sich ebenfalls in der Ostantarktis und entwässert das große subglaziale Becken der Aurora, das genug Eis enthält, um den globalen Meeresspiegel um 3,5 m anzuheben (Abb. S19; Greenbaum et al., 2015). Der Eisfluss vom Totten-Gletscher ist der größte im EAIS und der dritthöchste nach Pine Island und Thwaites in der Antarktis (Roberts et al., 2018), und die tief im Boden liegende Bettgeometrie der Eisströme macht die Region anfällig für den Rückzug der Grundlinie und den Meereseisschild Instabilität (MISI). Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Totten-Schelfeis zwischen 2009 und 2019 einen gesamten Eisverlust von 153 km erlebte 2 mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von −14 km 2 Die −1 . Bis zum Ende des Untersuchungszeitraums im Jahr 2019 behielt das Totten-Schelfeis 97,5 % seiner Fläche von 2009.
3.4 Vorrücken mit periodischem Rückzug

Wir definieren die Kategorie „Fortschritt mit periodischem Rückzug" als Schelfeise, die nicht nur ein Gesamtwachstum von mindestens 0,9 % verzeichnet haben, sondern auch einzelne Eisschelfseise aufweisen Jahre des Rückgangs innerhalb des letzten Jahrzehnts (2009–2019), die zwischen −0,02 % und −4,21 % liegen. Seit 2009 umfasst diese Kategorie das Dotson-Schelfeis in der Westantarktis sowie die West-, Moskauer-Universitäts- und Drygalski-Schelfeis in der Ostantarktis. Die in den letzten zehn Jahren beobachteten Kalbungsereignisse auf diesen Schelfeeisen sind oft von geringer Größe, und es kommt zu einem Nachwachsen der Fläche folgenden Jahren (Abb. 3d).

Das Dotson-Schelfeis hatte eine Fläche von 5791 km² 2 im Jahr 2009 und befindet sich in der Amundsensee-Einbuchtung zwischen den größeren Thwaites- und Getz-Schelfeisen (Abb. S31). In den letzten 11 Jahren ist die Fläche des Dotson-Schelfeises geringfügig um 0,9 % auf 5843,3 km gewachsen 2 . Der Eisfluss vom Kohler-Gletscher ist der Hauptfaktor für diesen Fortschritt. Im Jahr 2016 kam es jedoch zu einem kleinen Kalbungsereignis, das insgesamt 51,8 km verursachte 2 Eis geht verloren. Die anschließende Neubepflanzung von 2017 bis 2019 führte zu einem Flächengewinn von 9,9 km 2 in den folgenden 2 Jahren. Das Westliche Schelfeis hat eine Fläche von 15.855 km 2 im Jahr 2009 und liegt an der Küste des EAIS zwischen den Eisschelfsen Amery und Shackleton (Abb. 2d, S17). Unsere Ergebnisse zeigten, dass sich die Schelfeisfläche bis 2019 moderat um 3,1 % auf 16.343 km vergrößert hatte 2 , wobei bei einem kleinen Eisbergkalbungsereignis im Jahr 2013 667,7 km verloren gingen 2 aus Eis. Das Moskauer Universitäts-Schelfeis erlitt in den Jahren 2010, 2015 und 2016 drei Jahre lang einen Rückzug der Kalbungsfront auf insgesamt 251,3 km 2 des Eisverlusts, aber die Universität Moskau verzeichnete insgesamt ein geringfügiges Wachstum von 131 km 2 von 2009 bis 2019 (Abb. S20). Die 88 km (2019) lange Drygalski-Eiszunge liegt an der Scott Coast in der Ostantarktis, angrenzend an das Nansen-Schelfeis (Abb. S24). Diese Eiszunge hat eine Fläche (2019) von 2384 km 2 , mit Eisstrom vom David-Gletscher, der seine durchschnittliche Vortriebsgeschwindigkeit von 5 km antreibt 2 Die −1 . Zwischen 2011 und 2019 wuchs die Fläche der Drygalski-Eiszunge um 48 km 2 , wobei 2011 ein kleines Eisbergkalbungsereignis stattfand und es in den Jahren 2012, 2014 und 2016 zu einem weiteren Rückgang kam. Diese Kategorie von Eisschelfs ist im Vergleich zu großen Eisbergkalbungsereignissen zwar relativ klein, zeigt jedoch, wie wichtig es ist, die jährlichen Kalbungsfrontmessungen genau durchzuführen Erfassen Sie den tatsächlichen Eismassenverlust durch Kalbungsereignisse.

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Abbildung 3 Flächenprozentuale Veränderung seit 2009. (a) Große Kalbungsereignisse, (b) schneller Rückzug der Kalbungsfront, (c) allmählicher Rückzug der Kalbungsfront, (d) Vormarsch mit periodischem Rückzug, (e) schneller Vormarsch der Kalbungsfront und (f ) stetiges Kalben Vordervorschub. Die Schelfeise der Antarktischen Halbinsel (AP) sind in Blau dargestellt, die Schelfeise des Westantarktischen Eisschildes (WAIS) sind in Orange dargestellt und die Schelfeise des Ostantarktischen Eisschildes (EAIS) sind in Lila dargestellt.

3.5 Schnelles Vorwärtskalben

Schelfeise, deren Kalbungsfront schnell vorrückte, vergrößerten sich im elfjährigen Untersuchungszeitraum (2009–2019) um über 5 %, wobei das maximale Wachstum bei knapp 15 % lag. Wie bei der Kategorie des allmählichen Wachstums der Schelfeisfläche wird das Fortschreiten der Kalbungsfront durch die Geschwindigkeit des Eisflusses gesteuert; Allerdings sind die schnell kalbenden Front-Schelfeise im Durchschnitt zehnmal kleiner (11.762 km²). 2 statt 141.684 km 2 ). Deshalb, die Der Vormarsch der Kalbefront macht einen größeren Anteil der gesamten Flächenveränderung aus. Zu den Schelfeisen dieser Kategorie gehören der Larsen-B-Überrest, der nach dem Einsturz eines Großteils des Schelfeises im März 2002 vorrückt (Rack und Rott, 2004), zusätzlich zu den Ninnis- und Brunt-Schelfeisen auf dem ostantarktischen Eisschild (EAIS) und Crosson-Schelfeis entlang des westantarktischen Eisschildes (WAIS; Abb. 3f). Das Larsen-B-Schelfeis liegt auf der nordöstlichen Seite der Antarktischen Halbinsel. Zwischen 1963 und 2009 verlor das Larsen-B-Schelfeis 83,0 % (9055 km 2 ) seiner Fläche, was einer Fläche von 1850 km entspricht 2 Eisschelf Überreste im Scar Inlet im Jahr 2009 (Abb. S3; Eisfronten bereitgestellt von Cook und Vaughan, 2010). Der größte Teil dieses Eisverlusts ereignete sich während eines katastrophalen Einsturzes im Jahr 2002, bei dem ein Spaltenhydrofrakturbruch 3250 km verursachte 2 Aufgrund eines ursprünglichen großen tafelförmigen Kalbungsereignisses im Jahr 1995 (Kulessa et al., 2014) gehen innerhalb weniger Tage Eis verloren (Rack und Rott, 2004; Cook und Vaughan, 2010). Beobachtungen haben gezeigt, dass der Flächenverlust des Larsen-B-Schelfeises dazu geführt hat, dass sich das festsitzende Eis auf der Antarktischen Halbinsel gelöst hat, was zu einer achtfachen Beschleunigung des Eisflusses zwischen 2000 und 2003 und einem entsprechenden Anstieg des Meeresspiegelbeitrags aus dieser Region geführt hat (Rignot et al., 2004). Im 11-Jahres-Zeitraum zwischen 2009 und 2019 verursachte der Eisfluss in den verbleibenden Teil des Larsen-B-Schelfeises einen schnellen Vorstoß der Kalbungsfront mit einer Geschwindigkeit von 23 km 2 Die −1 , mit einem Gesamtflächengewinn von 13,5 % (250 km). 2 ).

Das Ninnis-Schelfeis liegt neben der Zunge des Mertz-Gletschers an der George-V-Küste der Ostantarktis und ist um 268 km gewachsen 2 (15,1 %) seit 2009 (Abb. 2f und S22). Das Wachstum des Schelfeises war nicht über die gesamte Ausdehnung der Ninnis-Eiszunge gleichmäßig, wobei es 2017 zu einem kleinen Kalbungsereignis auf der Ostseite kam. Das Brunt-Schelfeis liegt östlich des Ronne-Filcher-Schelfeises im Dronning-Maud-Land. Das letzte historische Kalbungsereignis ereignete sich vor 51 Jahren im Jahr 1971 (Anderson et al., 2014). Von 2009 bis 2019 wuchs die Fläche des Brunt-Schelfeises um 1881 km² 2 insgesamt mit einer Geschwindigkeit von 171 km 2 Die −1 (Abb. S12). Im letzten Jahrzehnt sind auf dem Brunt-Schelfeis drei große Brüche aktiv geworden und gewachsen. Abgrund 1 liegt auf der Westseite des Brunt-Schelfeises und lag 35 Jahre lang inaktiv; Allerdings zeigten Satellitenbeobachtungen, dass der Riss bereits im Jahr 2012 voranzuschreiten begann. Ab 2014 breitete sich Abgrund 1 noch schneller über das Schelfeis aus und erreichte bis 2019 eine Länge von 55 km. Seit 2021 verbindet eine ca. 5 km lange Eisbrücke das Schelfeis Spitze von Abgrund 1 mit den McDonald Ice Rumples, einem Fixpunkt auf dem Brunt-Schelfeis. Am 31. Oktober 2016 wurde a Auf dem Brunt-Schelfeis wurde ein zweiter Bruch namens Halloween Crack beobachtet. Mit einer Länge von über 60 km wächst er landeinwärts und abseits der McDonald Ice Rumples. Im November 2020 entstand eine dritte Gletscherspalte namens Northern Rift auf der Ostseite der McDonald Ice-Rumpel identifiziert. Diese Gletscherspalte breitete sich schnell über das Schelfeis aus und kalbte ein 56 km langes und 33 km breites Eis Eisberg (A74) im Februar 2021, was einer Gesamtfläche von 38.175 km entspricht 2 im Jahr 2021. Das Crosson-Schelfeis, das neben dem Dotson-Schelfeis liegt und vom Pope-Gletscher und dem östlichen Zweig des Smith-Gletschers gespeist wird, erlebte insgesamt einen schnellen Kalbungsfrontvorschub von 8,3 % (295 km). 2 ), mit periodischen Rückzugsjahren in den Jahren 2010, 2012, 2013 und 2015 (Abb. S32; Lilien et al., 2018).
3.6 Stetiger Vorlauf der Kalbevorderseite

Wir definieren das stetige Vordringen der Kalbungsfront als Schelfeise, die sich allmählich vergrößern wuchs in der Fläche von 2009 bis 2019, gesteuert durch die Geschwindigkeit des Eisflusses. Insgesamt stellen wir fest, dass die Schelfeise dieser Kategorie im Laufe des zehnjährigen Untersuchungszeitraums im Durchschnitt um knapp 4 % wuchsen, wobei der jährliche Rückgang auf maximal 0,29 % begrenzt war, das jährliche Wachstum zwischen 0 und 0,58 % lag und ein durchschnittliches jährliches Wachstum vorlag Wachstum von 0,18 %. Die Schelfeise dieser Kategorie umfassen die vier größten Schelfeise der Antarktis mit einer Länge von jeweils über 100.000 km 2 in der Gegend, in der sich in der Regel einige der dicksten schwimmenden Eisflächen befinden. Alle acht Schelfeise dieser Kategorie befinden sich in der Ostantarktis und umfassen die Ross-Ost- und West-Schelfeise sowie die Eisschelfs Ronne, Filchner, Riiser-Larsen, Fimbul, Amery und Shackleton (Abb. 3e).

Ross ist das größte Schelfeis der Antarktis und schließt die Lücke zwischen der Siple Coast auf dem westantarktischen Eisschild und den Transantarktischen Bergen im Osten. Im Laufe des Jahrzehnts von 2009 bis 2019 wurden sowohl Ross East als auch Ross Das westliche Schelfeis ist stetig um insgesamt 5896 km gewachsen 2 zu Tarifen von 187 und 350 km 2 Die −1 , bzw. (Abb. S25 und S26). In zentralen Regionen des Ross-Schelfeises kommt es zu einer periodischen Verdickung, die vermutlich auf das erneute Gefrieren von Meereseis auf der Schelfeisbasis während des australischen Winters zurückzuführen ist (Adusumilli et al., 2020; Hogg et al., 2021). Während der wärmeren Sommermonate haben Beobachtungen gezeigt, dass es an der Kalbungsfront des östlichen Schelfeises zu einer lokalen Ausdünnung kommt, die durch atmosphärisch erhitztes antarktisches Oberflächenwasser verursacht wird (Tinto et al., 2019). Die thermische Erwärmung des Oberflächenwassers im Rossmeer tritt auf, wenn starke Offshore-Winde die Bildung von Meereis verhindern, ein Prozess, der in der Polynya des Rossmeeres ständig auftritt (Lazzara et al., 2008). Vor 2009 führten bereits bestehende große Risse in den Jahren 1987 und 2008 zu erheblichen Kalbungsereignissen (Lazzara et al., 2008), mit dazwischen liegenden Perioden stetigen Neuwachstums des Schelfeises. Unsere Beobachtungen, kombiniert mit denen aus früheren Studien (Smethie und Jacobs, 2005; Lazzara et al., 2008), legen nahe, dass sich das Ross-Schelfeis in einem Regenerationszyklus befindet, in dem mehrere Jahrzehnte des Wachstums zu periodischen großen Kalbungsereignissen führen.

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Abbildung 4 Kumulierte Massenänderung des Schelfeises von 2009 bis 2019 für AP, WAIS, EAIS, Ross-Schelfeis und Ronne-Filchner-Schelfeis.


Die Ronne- und Filchner-Schelfeise liegen auf der gegenüberliegenden Seite der Antarktis und münden in das Weddellmeer. Von 2009 bis 2019 war das Gebiet von Die Eisschelfs von Ronne und Filchner haben sich um 5889 km vergrößert 2 ​(1,7 %) und 2243 km 2 ​(2,2 %; Abb. 2e) mit jährlichen Wachstumsraten von 535 und 204 km 2 ​Die −1 ​(Abb. S10 und S11). Vor 2009 kam es 1986 auf dem Filchner-Schelfeis mit einer Gesamtfläche von 11.500 km zu großen Kalbungsereignissen 2 ​ging verloren, und 1998, als ein 150 km × 35 km großer Eisberg kalbte und die Kalbungsfront des Schelfeises wieder an ihre Position von 1947 zurückkehrte (Ferrigno und Gould, 1987). Vor diesen Kalbungsereignissen wuchsen ab 1957 große, 19 km breite Risse parallel zur Eisfront, was den langfristigen, allmählichen Aufbau der Kalbungsereignisse veranschaulicht (Swithinbank et al., 1988). Im Mai 2021 kalbte das Ronne-Schelfeis an seinem westlichen Rand einen Eisberg mit einer Fläche von 4.310 km 2 ​, was einer Gesamtfläche des Schelfeises von 341.957 km entspricht 2 ​.

Seit 2009 ist die Fläche des Riiser-Larsen-Schelfeises um 1,1 % von 43.544 km² gewachsen 2 ​im Jahr 2009 auf 44.042 km 2 ​im Jahr 2019 mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 45 km 2 ​Die −1 ​(Abb. S13). Auf dem Riiser-Larsen-Schelfeis wurden nur wenige historische Kalbungsereignisse gemeldet. Dies deutet darauf hin, dass es in einer relativ stabilen Konfiguration geblieben ist und schneller fließendes Eis die südliche Zone speist (73 bis 74). ∘ ​S) und langsamer fließendes Eis, das nach Norden strömt (72 bis 73). ∘ ​S; Lange und Kohnen, 1985). Das Fimbul-Schelfeis liegt neben dem Riiser-Larsen-Schelfeis im Dronning-Maud-Land und ist von 40.801 km um 1,2 % gewachsen 2 ​im Jahr 2009 und 41.277 km 2 ​im Jahr 2019 (Abb. S14). Die zentrale Region des Fimbul-Schelfeises wird hauptsächlich durch den Eisstrom des Jutulstraumen-Gletschers gespeist, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 760 m pro Jahr fließt −1 ​(Neckel et al., 2021). Der Jutulstraumen-Gletscher teilt das Schelfeis in die schnell fließende östliche Region, zu der auch die Trolltunga-Eiszunge gehört, und den langsameren westlichen Sektor (Humbert und Steinhage, 2011).

Das Amery-Schelfeis liegt in der zentralen Ostantarktis und ist stetig um 1502 km gewachsen 2 ​von 2009 bis 2019. Vor 2009 Amery's am meisten Das jüngste große Kalbungsereignis ereignete sich 1963/1964, bei etwa 10.000 km 2 ​Eis ging verloren (Fricker et al., 2002). Bei seiner durchschnittlichen Vortriebsgeschwindigkeit von 137 km im Jahr 2019 2 ​Die −1 ​, würde es weitere 5 bis 10 Jahre dauern, bis die Kalbungsfront wieder die Position vor dem Kalben von 1960 erreicht, was möglicherweise auf einen Kalbungszyklus von etwa 60 bis 70 Jahren hinweist (Fricker et al., 2002). Satellitenbeobachtungen haben mehrere markante und wachsende Risse in der Mitte der Kalbungsfront des Schelfeises gezeigt, und in den letzten mehr als 34 Jahren hat sich dieser Riss landeinwärts ausgedehnt und sich aufgrund der quer verlaufenden Eisausbreitung in zwei separate Zweige gespalten (Fricker et al., 2002). ). Früh 2019 erreichte der nördliche Zweig vom Hauptgraben aus eine Gesamtlänge von 35 km, während der südliche Zweig 25 km erreichte. Im September 2019 kalbte die Westseite dieser Bruchstelle ab und bildete einen 30 km breiten und 60 km langen Eisberg (D-28). Man geht davon aus, dass dieses Kalbungsereignis durch große polare Zwillingszyklonen ausgelöst wurde, die erhöhte Gezeiten und Winde erzeugten (Abb. S16; Francis et al., 2021). Das zwischen West-Schelfeis und Law Dome gelegene Shackleton-Schelfeis und eines der größeren Schelfeise in der Ostantarktis verzeichnete ein Gesamtwachstum von 840,7 km 2 ​von 2009 bis 2019 (Abb. S18).
[H2]3.7 Gesamtveränderung der antarktischen Schelfeisfläche[/H2]

Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich in den elf Jahren von 2009 bis 2019 Schelfeis gebildet hat Die Antarktis gewann bescheidene 0,4 % (oder 5305 km). 2 ​) ihres gesamten Eises Bereich (Tabelle 1; Abb. 1). Dieser Flächengewinn wurde von erheblichen 14.028 km dominiert 2 ​(1,5 %) Eisschelfflächengewinne auf den beiden größten antarktischen Schelfeisen, Ronne-Filchner und Ross, und 3532 km 2 ​(1,3 %) Flächengewinn auf den ostantarktischen Schelfeisen. Dies wirkte dem starken Rückgang der Schelfeisfläche auf der Antarktischen Halbinsel entgegen, wo 7,0 % ( −6692,5 km²) zu verzeichnen waren 2 ​) Eis ging verloren, und die Westantarktis, wo die Schelfeise 5,5 % ( −5563 km) verloren 2 ​) ihrer Fläche im Jahr 2009. Unsere Beobachtungen zeigen, dass das WAIS und die Antarktische Halbinsel (AP) von 2009 bis 2019 insgesamt einen kumulativen Massenverlust verzeichneten, während AP, Ross und Ronne-Filchner ein kumulatives Eismassenwachstum verzeichneten (Abb. 4). Die Eisschelfs entlang des westantarktischen Eisschildes verloren 150,2 Gt pro Jahr −1 ​der Eismasse, wobei einzelne Einzugsgebiete, darunter Pine Island, Thwaites und Abbot, den größten Eisverlust verursachen. Auf der Antarktischen Halbinsel verloren die Schelfeise ebenfalls eine Gesamtmasse von 104 Gt pro Jahr −1 ​im letzten Jahrzehnt erheblich zum Süßwassereintrag in den Ozean beigetragen. Größere Regale wie Ross, Ronne und Filchner verzeichneten einen Zuwachs von 262 Gt pro Jahr −1 ​aus Eis. In der Ostantarktis waren Baudouin, Totten, Mertz und Nansen die einzigen Schelfe, die Eis verloren ( –5 , –4 , –50 und –2 Gt pro Jahr). −1 ​, jeweils); Die gesamte Region verzeichnete jedoch einen jährlichen Zuwachs von 51 Gt −1 ​Eis von 2009 bis 2019.
[H2]3.8 Steady-State-Kalbefluss[/H2]

In Ermangelung einer beobachteten Messung des Eisverlusts durch das Kalben von Eisbergen haben frühere Studien die Näherung des stationären Kalbens verwendet, um das durch Kalbungsprozesse verlorene Eisvolumen abzuschätzen (Rignot et al., 2013; Depoorter et al., 2013). Diese Methode geht davon aus, dass der gesamte Eisfluss durch ein festes Flusstor, das sich normalerweise in der Nähe oder an der letzten bekannten Kalbungsfrontposition befindet, durch das Kalben des Eisbergs verloren geht (Rignot et al., 2013). Wir haben die Massenänderung sowohl aus der beobachteten als auch aus der stationären Kalbung berechnet Flussmethoden für alle 34 Schelfeise in der Antarktis, um die Auswirkungen einer vollständigen Berücksichtigung der beobachteten Veränderungen im letzten Jahrzehnt zu bewerten (Tabelle 1). Wir haben die Veränderung der Eismasse anhand des beobachteten Kalbungsflusses berechnet, indem wir die Flächendifferenz von 2009 bis 2019 mit der mittleren Eisdicke (Fretwell et al., 2013) an der am weitesten im Landesinneren gelegenen Kalbungsfront und der Eisdichte ( ρ =0,9166 Gt km ) multipliziert haben −3 ​). Die Änderung der Eismasse wurde unter der Annahme eines stationären Zustands mithilfe eines Flusstors geschätzt, das sich seit 2009 an der am weitesten im Landesinneren beobachteten Kalbungsfrontposition auf jedem Schelfeis befindet, wobei die mittlere Eisgeschwindigkeit, MEaSUREs Ice Velocity at 450 m Resolution, extrahiert wird vom Gate-Standort aus (Mouginot et al., 2019). Dies wird mit der mittleren Eisdicke (Fretwell et al., 2013), der Länge der Kalbungsfront und der Eisdichte multipliziert (Rignot et al., 2013; Tabelle S2). Bei der Berechnung der Eisdicke und -geschwindigkeit haben wir die am weitesten im Landesinneren gelegene Kalbungsfrontposition verwendet, um sicherzustellen, dass die Fronten innerhalb der räumlichen Abdeckung der Dicke- und Geschwindigkeitsdatensätze lagen. Um die verschiedenen Methoden zu vergleichen, haben wir die Differenz zwischen den beiden Zahlen auf allen Schelfeisen der Studie berechnet. Wir beobachteten einen Massenverlust bei 18 Eisschelfs und einen Massenzuwachs bei 16. Insgesamt wird die Annahme des stationären Zustands den Eisverlust auf dem Schelfeis, das voranschreitet, überschätzen und den Eisverlust auf dem Schelfeis, das sich zurückzieht, unterschätzen. Die Annahme gilt auch nicht für unregelmäßiges Verhalten, etwa für Eisschelfs, die durch große Kalbungen Eis verloren haben. Unsere Beobachtungen zeigen, dass die antarktischen Schelfeise von 2009 bis 2019 um 660,6 Gt Eismasse zugenommen haben, wohingegen der stationäre Ansatz den Eisverlust auf 660,6 Gt schätzen würde −20.028,1 Gt im gleichen Zeitraum (Tabelle 1). Die Näherung des stationären Kalbungsflusses kommt den Beobachtungen auf der Antarktischen Halbinsel am nächsten; Allerdings wird das Ausmaß des Eisverlusts sowohl in der West- als auch in der Ostantarktis sowie auf allen großen Eisschelfs deutlich überschätzt. Diese Vergleiche stimmen mit früheren Studien überein, die beobachtete Daten mit stationären Daten vergleichen (Liu et al., 2015) und zeigen, dass zeitlich variable Beobachtungen des Kalbungsflusses für die genaue Quantifizierung des Zeitpunkts und des Volumens des Kalbungsflusses des Schelfeises in der Antarktis unerlässlich sind.

4 Schlussfolgerungen

Diese Studie hat einen umfassenden Datensatz zur Veränderung der Schelfeisfläche auf 34 antarktischen Schelfeisflächen im letzten Jahrzehnt erstellt. Insgesamt Eisschelfe auf Die Antarktische Halbinsel und die Westantarktis verloren Gebiete von 6693 km² 2 ​Und 5563 km 2 ​, während die Eisschelfe der Ostantarktis um 3532 km zulegten 2 ​von Eis, und die großen Eisschelfs von Ross, Ronne und Filchner wuchsen um 14.028 km 2 ​(gesamt). Bei diesem Datensatz handelt es sich um eine hochauflösende Aufzeichnung der Veränderungen von 2009 bis 2019, die die regionalen Unterschiede im Kalbungsverhalten des Schelfeises zeigt und die Häufigkeit und Größe des Eises dokumentiert Schelfkalbungen auf dem gesamten Kontinent auf dekadischen Zeitskalen. Diese Beobachtungen werden für regionale Studien zur Eisschelfveränderung in der Antarktis nützlich sein und können als Eingabedatensatz für Modellierungsstudien oder als verwendet werden Validierungsdatensatz für zukünftige Studien, die automatisiertere Methoden zur Messung von Änderungen in der Kalbungsfrontposition des Schelfeises entwickeln. Zukünftige Studien sollten die historischen Satellitendatenarchive nutzen, um die Aufzeichnung der Veränderungen der Schelfeisfläche zu erweitern, was es uns ermöglichen wird, festzustellen, ob eine langfristige Veränderung vorliegt Änderung der Kalbungshäufigkeit des Schelfeises in der Antarktis. Wir müssen automatisierte Techniken entwickeln und anwenden, um die Häufigkeit von Kalbungsfrontmessungen zu erhöhen, insbesondere auf kleineren Schelfeisen und Gletschern, die eine Charakterisierung und Überwachung des kurzfristigeren, saisonalen Kalbeverhaltens ermöglichen.

Datenverfügbarkeit

Die MODIS-Satellitenbilder sind im MODIS Antarctic Ice Shelf Image Archive verfügbar ( https://doi.org/10.7265/N5NC5Z4N ; Scambos et al., 1996). Daten zur Dicke des Schelfeises und zur Oberflächenhöhe von Bedmap2 sind verfügbar unter https://www.bas.ac.uk/project/bedmap-2/ und https://doi.org/10.5194/tc-7-375-2013 (Fretwell et al., 2013). Eisgeschwindigkeitsdaten aus der MEaSUREs InSAR-Based Antarctica Ice Velocity Map, Version 2, sind unter https://doi.org/10.5067/IKBWW4RYHF1Q (Rignot et al., 2016) verfügbar. Die in dieser Arbeit dargestellten Küstenlinienabgrenzungen sind als .zip-Shapefiles unter https://doi.org/10.5281/zenodo.7830051 verfügbar (Andreasen et al., 2023).

Ergänzung

Die Ergänzung zu diesem Artikel ist online verfügbar unter: https://doi.org/10.5194/tc-17-2059-2023-supplement .

Autorenbeiträge

JRA und AEH planten die Forschung. JRA und HLS führten die Messungen durch. JRA und AEH analysierten die Daten, verfassten den Entwurf und prüften und redigierten das Papier.

Konkurrierende Interessen

Der Kontaktautor hat erklärt, dass keiner der Autoren konkurrierende Interessen hat.

Haftungsausschluss

Anmerkung des Herausgebers: Copernicus Publications bleibt neutral in Bezug auf Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde von Julia R. Andreasen vom Department of Soil, Water, and Climate der University of Minnesota und der School of Earth and Environment der University of Leeds geleitet. Julia R. Andreasen wurde vom Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology (FINESST) Award unterstützt. Anna E. Hogg wurde vom DeCAdeS-Projekt des Natural Environment Research Council (NERC) (Fördernummer NE/T012757/1) und dem ESA Polar + Ice Shelves-Projekt (Fördernummer ESA-IPL-POE-EF-cb-) unterstützt. LE-2019-834). Die Autoren danken der National Aeronautics and Space Administration für den Erwerb der MODIS-Satellitendaten. Wir würdigen die Verwendung der im Rahmen des NASA MEaSUREs-Programms erstellten Datensätze und sind dankbar für die Finanzierung der Entwicklung langfristiger Klimadatenaufzeichnungen aus Satellitenbeobachtungen.

Finanzielle Unterstützung

Diese Forschung wurde vom Natural Environment Research Council (Fördernummer 118294) unterstützt.

Überprüfungserklärung

Dieses Papier wurde von Nicolas Jourdain herausgegeben und von Chad Greene und einem anonymen Gutachter überprüft.

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