Ausmaß der heutigen horizontalen Fließgeschwindigkeit, berechnet mit dem Parallel Ice Sheet Model (PISM v0.6) mit einer Auflösung von 10 km. (Grafik: Thomas Kleiner, Alfred-Wegener-Institut)

Die großen Eisschilde Grönlands und der Antarktis sind von entscheidender Bedeutung für das globale Klimasystem durch deren Interaktion mit dem Ozean und der Atmosphäre. Es ist bewiesen, dass Eisschilde und Gletscher weltweit an Masse verlieren. Der Massenverlust ist für mehr als die Hälfte des jährlichen Anstiegs des Meeresspiegels zwischen 2005 und 2010 verantwortlich. Nachweislich haben sich auch die Fließgeschwindigkeiten der Gletscher in den Randregionen von Grönland und der Antarktis signifikant erhöht. Aus diesem Grund transportieren die Gletscher immer mehr Eis in den angrenzenden Ozean und tragen so zunehmend zum Meeresspiegelanstieg bei.

Je höher das Verständnis der Eisdynamik und deren zugrundeliegenden Prozessen, desto genauer sind die Vorhersagen über das Ausmaß des Meeresspiegelanstiegs. Derzeit mangelt es noch an vielen Orten an Schlüsselparametern, um die Dynamik des heutigen Systems und zukünftige Änderungen zu verstehen. Unter den großen Unbekannten in der Glaziologie befindet sich der Einfluss von subglazialem Wasser auf Eisschilde und –ströme, die Dynamik der Aufsetzlinie vom marinen Eisschilden, die Stabilität von Eisschelfen und Kalben von Eisbergen.

Das Modellieren des Flusses von Eisschilden, Gletschern, Eisströmen, und Eisschelfen zielt darauf ab Prognosen über die zukünftige Entwicklung von Eisschilden tätigen zu können. Dazu führen wir numerische Simulationen der Dynamik von Eismassen wie Fließgeschwindigkeiten, Temperatur und der geometrische Entwicklung durch. Im Gegensatz zu Beobachtungen der Eisdynamik in Grönland und in der Antarktis, die die Reaktion des Systems auf viele Faktoren widerspiegeln, ermöglichen die Modelle das Testen von einzelnen Faktoren und erhöhen so das Verständnis der Interaktionen des komplexen Systems von Eisschilden, Eisströmen und Eisschelfen. Außerdem ermöglichen die Modelle das Trennen von internen Veränderungen des Systems und klimagetriebenen Veränderungen.

Das Modellierungsteam der Glaziologie Arbeitsgruppe führt Systemstudien für die Eisschilde Grönlands und der Antarktis und für einzelne Eisstrom-Schelfeis-Systeme wie z.B. dem Recovery Gletscher, dem Filchner Schelfeis, dem Pine Island Gletscher, dem Jakobshavn Isbræ und dem 79°N Gletscher durch. Die Systemstudien folgen einer „hybrid-physics multi-scale“ Annäherung, die Unsicherheiten und rechnerische Quellen relativ effizient ausgleicht. Die Prozessstudien beinhalten des Modellieren von subglazialem Wasser, vom temperiertem Eis, von der Migration der Aufsetzlinie und vom Gleiten und Kalben.

Das Modellierungsteam profitiert von vielen anderen glaziologischen Forschungsgebieten wie der Feldglaziologie, die für das Modellieren notwendige Beobachtungen durchführen, vom Prozessverständnis, das aus Mikrostrukturstudien gewonnen wird, und von dem Fernerkundungsteam, das Daten zur Validierung der Modelle sammelt.