Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung (AWI) haben mithilfe des ESA-Satelliten CryoSat-2 erstmals flächendeckende Karten der Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis erstellt und dabei nachweisen können, dass die Eispanzer beider Regionen derzeit in einem Rekordtempo schrumpfen.

Insgesamt verlieren die Eisschilde pro Jahr rund 500 Kubikkilometer Eis. Diese Menge entspricht nach Angaben des AWI einer Eisschicht, die rund 600 Meter dick wäre und sich über das gesamte Stadtgebiet Hamburgs erstrecken würde.

Die Karten und Ergebnisse der Studie wurden im Onlinemagazin der European Geoscience Union (EGU) The Cryosphere veröffentlicht.

"Die neuen Karten sind Momentaufnahmen, die uns den aktuellen Zustand der Eischilde zeigen", sagt Leitautor Veit Helm, Glaziologe am AWI in Bremerhaven.

"Ihre Höhenangaben sind bis auf wenige Meter genau und decken eine Eisfläche von insgesamt mehr als 16 Millionen Quadratkilometer ab. Das sind 500.000 Quadratkilometer mehr als in vorhergehenden Darstellungen".

Hightech zur Erforschung des Polareises

Für die neuen digitalen Karten hatten die Wissenschaftler sämtliche Daten des CryoSat-2 Altimeters SIRAL ausgewertet. Der Satellit wurde 2010 in Umlauf gebracht mit diesem Radargerät, das extra für die Vermessung der polaren Eisschilde gebaut wurde.

Altimeter messen die Höhe eines Eisschildes, indem sie Radar- oder Laserimpulse Richtung Erde aussenden. Diese Signale werden von der Oberfläche des Gletschers - oder von den umliegenden Wasserflächen - reflektiert und anschließend wieder vom Satelliten erfasst. Die Wissenschaftler konnten auf diese Weise auch die Höhenverteilung einzelner Gletscher genau bestimmen.

Die Forscher nutzten weitere Satellitendaten, um zu dokumentieren, wie sich die Dicke der Eisschilde im Zeitraum von 2011 bis 2014 verändert hat. Eisschilde wachsen, wenn Schnee auf ihre Oberfläche fällt, dort liegen bleibt und zu Eis wird. Sie verlieren Volumen und Masse, indem Eis schmilzt oder Gletscher die Eismassen Richtung Meer abtransportieren.

"Wir müssen verstehen, wo und in welchem Ausmaß sich die Höhenverteilung der Gletscher verändert. Nur so können wir die Ursache dieser Veränderungen untersuchen und herausfinden, wie stark der Rückgang der Eisschilde zum Anstieg des globalen Meeresspiegels beiträgt", sagt Veit Helm.

Für die Darstellung der Höhenveränderungen hatte das Expertenteam mehr als 200 Millionen Messpunkte für die Antarktis und rund 14,3 Millionen für Grönland ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass allein der grönländische Eispanzer pro Jahr rund 375 Kubikkilometer Eis verliert.

Grönland ist zu 85 Prozent mit Eis bedeckt. Das Abschmelzen hätte katastrophale Auswirkungen.

Drastische Zunahme des Eisverlusts

Die Forscher verglichen die aktuellen Daten mit jenen des ICESat-Satelliten aus dem Jahr 2009. Seitdem hat sich der Massenverlust des grönländischen Eisschildes verdoppelt. Die Verlustrate des Westantarktischen Eisschildes ist im gleichen Zeitraum um das Dreifache gestiegen.

"Rechnet man beides zusammen, nimmt das Volumen beider Eisschilde derzeit um 500 Kubikkilometer pro Jahr ab. Das ist die höchste Verlustrate seit Beginn der Satelliten-Höhenmessungen vor rund 20 Jahren", sagt Angelika Humbert, Glaziologin am AWI und Ko-Autorin der aktuellen Studie.

Die schnellsten Höhenveränderungen beobachten die Wissenschaftler am westgrönländischen Jakobshavn Isbrae Gletscher und am Pine-Island-Gletscher in der Westantarktis.

Während die Gletscher der Westantarktis und auf der Antarktischen Halbinsel schrumpfen, wächst dagegen aber der Eispanzer der Ostantarktis. Die Wissenschaftler weisen jedoch darauf hin, dass diese moderaten Zuwächse die Verluste auf der anderen Seite des Kontinents nicht ausgleichen können.