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Global Warming Reaches Central Greenland

At high elevations of the Greenland Ice Sheet, the years 2001 to 2011 were 1.5 °C warmer than in the 20th century and represent the warmest decade in the last thousand years
[Translate to English:] Gletscherschmelze Grönland
Rivers of meltwater (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)

A temperature reconstruction from ice cores of the past 1,000 years reveals that today’s warming in central-north Greenland is surprisingly pronounced. The most recent decade surveyed in a study, the years 2001 to 2011, was the warmest in the past 1,000 years, and the region is now 1.5 °C warmer than during the 20th century, as researchers led by the Alfred Wegener Institute just report in the journal Nature. Using a set of ice cores unprecedented in length and quality, they reconstructed past temperatures in central-north Greenland and melting rates of the ice sheet.

Der grönländische Eisschild spielt eine zentrale Rolle im globalen Klimasystem. Wegen des riesigen Volumens seines Eisschildes (rund drei Millionen Kubikkilometer) gilt das Abschmelzen und der damit verbundene Anstieg des Meeresspiegels als potentieller Kipppunkt. Der Beitrag Grönlands zum Anstieg des Meeresspiegels bis zum Jahr 2100 wird für das Szenario von globalen Emissionsraten wie heute auf 50 Zentimeter geschätzt. Messstationen entlang der grönländischen Küsten zeichnen bereits seit Jahren eine Erwärmung auf. Aber der Einfluss des globalen Temperaturanstiegs auf die zentralen Höhenlagen des über 3000 Meter hohen Eisschildes war aufgrund fehlender Langzeitbeobachtungen bisher unklar. Forschende des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) weisen jetzt in der Fachzeitschrift Nature nach, dass die globale Erwärmung unzweifelhaft auf dem grönländischen Plateau angekommen ist.

„Die ausgewertete Zeitreihe reicht mittlerweile vom Jahr 1000 bis 2011. Und die Erwärmung in der Phase zwischen 2001 bis 2011 setzt sich eindeutig von natürlichen Schwankungen der letzten 1000 Jahre ab. Das haben wir angesichts der globalen Erwärmung zwar befürchtet, aber die Eindeutigkeit und Prägnanz ist unerwartet“, sagt AWI-Glaziologin Dr. Maria Hörhold, die Erstautorin der Studie. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen vom AWI sowie dem Niels-Bohr-Institut an der Universität Kopenhagen hat sie Eiskerne analysiert, die unter AWI-Federführung in Nord-und Zentralgrönland gebohrt wurden.

Die Eiskerne, die zuerst in den 1990er Jahren gebohrt wurden, zeigten bisher keinen eindeutigen Temperaturanstieg in Nord- und Zentralgrönland im Gegensatz zur globalen Durchschnittstemperatur. Der Grund dafür sind starke natürliche Klimaschwankungen in dieser Region.

Mit gezielten Nachbohrungen haben AWI-Forschende diese Datensätze nun bis zum Winter 2011/2012 aktualisiert und somit eine Zeitreihe geschaffen, die in ihrer Länge, Kontinuität und Qualität einmalig ist. Die jetzt vorgestellte Temperaturrekonstruktion basiert auf einem einheitlichen Verfahren über den gesamten Untersuchungszeitraum: die Messungen stabiler Sauerstoffisotope aus den Eiskernen, deren Konzentration mit der vorherrschenden Temperatur variiert. Andere Temperaturrekonstruktionen müssen auf eine Vielzahl unterschiedlicher solcher Klimaarchive zurückgreifen und diese kombinieren, was zu Unsicherheiten in der Abschätzung der natürlichen Variabilität führen kann.

Neben der Temperatur untersuchte das Team zusätzlich deren Zusammenhang mit dem Schmelzwasserabfluss des Eisschilds. Das Schmelzen hat in Grönland seit den 2000er Jahren stark zugenommen und ist heute ein wichtiger Beitrag zum globalen Meeresspiegelanstieg. „Wir waren erstaunt, wie eng die Temperatur mitten auf dem Eisschild mit dem grönlandweiten Schmelzwasserabfluss zusammenhängt, der ja an den Küsten, also den Rändern des Eisschildes, auftritt“, sagt Maria Hörhold.

Um diesen Zusammenhang zwischen Temperatur in den Höhenlagen und Schmelzen am Rand des Eisschildes zu quantifizieren, nutzten die Autoren und Autorinnen zusätzlich Daten aus regionalen Klimamodellen für den Zeitraum 1871 bis 2011 und Satellitenbeobachtungen der Eismassenänderung der Missionen GRACE/GRACE-FO für die Jahre 2002 bis 2021. Damit war es möglich, die in den Eiskernen bestimmten Temperaturschwankungen in Schmelzraten umzusetzen und für die letzten 1.000 Jahre abzuschätzen. Das ist ein wichtiger Datensatz für die Klimaforschung: Denn je besser die Schmelzdynamik des Eisschilds verstanden ist, desto genauer werden Projektionen des Meeresspiegelanstiegs und umso zielgerichteter können notwendige Anpassungsmaßnamen sein.

Eine weitere spannende Erkenntnis der Studie ist, dass das Klima des grönländischen Eisschilds vom Rest der Arktis entkoppelt ist und seine ganz eigene Dynamik hat. Das zeigte der Vergleich der Temperaturrekonstruktionen mit dem arktisweiten Datensatz namens „Arctic 2k“. Dieser bildet die zirkumpolaren Regionen gut ab, gibt aber die Begebenheiten in den Höhen der eisbedeckten Insel Grönland nicht wieder. „Unsere Rekonstruktion stellt nun die Entwicklung der Temperatur über Grönland zuverlässig dar und die zeigt eine eigene Dynamik“, sagt Prof. Thomas Laepple, AWI-Klimawissenschaftler und Mitautor der Publikation. „Wir hätten eigentlich erwartet, dass die Zeitreihe relativ gut mit der Erwärmung der arktischen Region korreliert“, berichtet Thomas Laepple. Eine Erklärung für die Unterschiede liefert die Studie jedoch gleich mit: Der Eisschild ist mehrere Kilometer dick und durch diese Höhe beeinflussen atmosphärische Zirkulationsmuster Grönland stärker als andere Teile der Arktis. Dementsprechend brauche es für die Arktis regional aufgelöste Temperaturzeitreihen, um den Klimawandel zuverlässig zu beschreiben.

Original publication

Hörhold, M., Münch, T., Weißbach S., Kipfstuhl S., Freitag J., Sasgen I., Lohmann G., Vinther B., T. Laepple: Modern temperatures in central-north Greenland warmest in past millennium (Nature, 2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05517-z

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Rivers of meltwater in the ablation zone of Greenland's Ice sheet, flight from Kangerlussuaq to Dye 3, July 2012 (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)
[Translate to English:] Eislabor
Cut surface of a polar ice core on the light table in the AWI ice laboratory. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
[Translate to English:] Eislabor
AWI ice laboratory: central laboratory for ice core processing. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
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Melt Ponds at the Greenland’s Ice sheet margin, flight to Kangerlussuaq, end of June 2012 (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)
[Translate to English:] Gletscherschmelze Grönland
Rivers of meltwater in the ablation zone of Greenland's Ice sheet, flight from Kangerlussuaq to Dye 3, July 2012 (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)
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Meltwater rivers at the ice margin at Point 660 (nearby Russel Glacier), Kangerlussuaq, Greenland, end of August 2022 (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)
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The ice calving front of Russel Glacier, Kangerlussuaq, Greenland, end of July 2022 (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)
[Translate to English:] Gletscherschmelze Grönland
Meltwater rivers at the ice margin at Point 660 (nearby Russel Glacier), Kangerlussuaq, Greenland, summer 2022 (Photo: Alfred Wegener Institute / Sepp Kipfstuhl)
[Translate to English:] Aufnahme aus dem AWI-Eislabor in Bremerhaven
AWI glaziologist Sepp Kipfstuhl (yellow coat) is working in the AWI ice lab together with colleagues. This work is done in the AWI ice lab, because it is one of the biggest ice labs in the world and the only place where glaciologists can perform high-densitiy measuremen... (Photo: Alfred Wegener Institute / Jan Vincent Kleine)
[Translate to English:] Aufnahme aus dem AWI-Eislabor in Bremerhaven
AWI glaziologist Sepp Kipfstuhl (yellow coat) is working in the AWI ice lab together with colleagues. This work is done in the AWI ice lab, because it is one of the biggest ice labs in the world and the only place where glaciologists can perform high-densitiy measuremen... (Photo: Alfred Wegener Institute / Jan Vincent Kleine)
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Glaciologist Johannes Freitag in the AWI ice laboratory with ice core at the saw stand. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
[Translate to English:] Eislabor
Saw cut through polar ice core in the AWI ice laboratory. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)