Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

202
50 km am größten ist. Als Folge des seit ca. 1900 andauernden
Eisrückgangs sowie der erniedrigten Mantelviskosität
ist in der Umgebung des Vatnajökull eine Landhebung
zu erwarten, die hinsichtlich der Viskositätsverteilung
im Erdmantel invertiert werden kann. Zur Bestimmung
der Hebungsrate wurden seit 1991 unter der Leitung
von L. Sjöberg (Royal Institute of Technology, Stockholm)
südöstlich der Eiskappe an einer Reihe von Stationen
(Abb. 1.64) bis zu vier GPS-Kampagnen durchgeführt.
Zur Inversion der beobachteten Hebungsraten
wurde ein kreisförmiges Eismodell vorausgesetzt, sowie
Abb.1.65:Beobachtete (rote Kreise mit Fehlerbalken) und
vorhergesagte Hebungsraten (farbige Linien) als Funktionen
des Abstandes vom Eiszentrum für das kreisförmige
Eismodell und eine Lastgeschichte, die einen Eisverlust
von ca. 2 km 3 pro Jahr während der vergangenen
100 Jahre simuliert. Die Bereiche der Werte für die Lithosphärenmächtigkeit,
H L, die Asthenosphärenmächtigkeit,
H A, und die Asthenosphärenviskosität, ηA, die zu ähnlich
guten Anpassungen führen, weisen auf die Mehrdeutigkeit
der Inversion hin.
Observed (red circles with error bars) and predicted uplift
rates (coloured lines) as functions of the distance from the
ice centre for the circular ice model and a loading history
simulating an ice loss of about 2 km 3 per year during
the past 100 years. The ranges of values for the lithosphere
thickness, H L, the asthenosphere thickness, H A, and the
asthenosphere viscosity, ηA, resulting in similarly close
fits indicate the ambiguity of the inversion.
eine Lastgeschichte, die einen Eisverlust
von 2 km 3 pro Jahr während der vergangenen
100 Jahre simuliert. Als Viskosität
des oberen und unteren Mantels wurde
1 . 10 20 Pa s bzw. 1 . 10 22 Pa s angenommen.
Freie Parameter sind die Lithosphärenmächtigkeit,
die Asthenosphärenmächtigkeit
und die Asthenosphärenviskosität. Nahezu gleich
gute Anpassungen ergeben sich für 16 bis 46 km und 129
bis 384 km für die Lithosphären- bzw. Asthenosphärenmächtigkeit
und 1 . 10 18 bis 1 . 10 19 Pa s für die Asthenosphärenviskosität
(Abb. 1.65), was auf die Mehrdeutigkeit
der Inversion hinweist.
Geoidmodellierung
Abb. 1.64: Lagen der GPS-Stationen
südöstlich der Vatnajökull-Eiskappe
(Island) und Umriss des für die Inversion
verwendeten kreisförmigen Eismodells.
Locations of GPS stations south-east of
the Vatnajökull ice cap (Iceland) and outline
of the circular ice model used for the
inversion.
Eismassenänderung und Glazialisostasie
Mit dem Satellitenpaar GRACE können zum ersten Mal
globale zeitliche Variationen des Schwerefelds untersucht
werden. Nach und nach lassen sich aus der Zeitreihe der
monatlichen Schwerefelder immer verlässlichere lineare
Trends berechnen, die z. B. Rückschlüsse auf die langzeitlichen
Massenänderungen der großen Eisschilde
ermöglichen.
Über der Antarktis und über Grönland wird die heutige
Geoidänderung im Wesentlichen durch zwei Prozesse verursacht.
Einmal durch ein Ungleichgewicht zwischen dem
Schneefall auf dem Kontinent und dem Abfluss durch
Gletscher und Eisströme, und andererseits durch die glazialisostatische
Ausgleichsbewegung der Erde und dem
damit verbundenen Zufluss von Mantelmaterial in die
Gebiete früherer Eislasten. Der Einfluss einer unausgeglichenen
Eismassenbilanz auf das Geoid lässt sich relativ
einfach berechen. Die Bestimmung der Erdantwort auf
eine vergangene Eisbedeckung erfordert dagegen ein
komplexes visko-elastisches Erdmodell. Zusätzlich müssen
Annahmen über die Viskositätsstruktur des Mantels
und die Enteisungsgeschichte getroffen werden, die nicht
ausreichend bekannt sind.
Die Zeitreihe aus den GRACE-Monatslösungen wurde
verschiedenen statistischen Verfahren und Filtermethoden
unterworfen (Abb. 1.66). Abbildungen 1.67 und 1.68
zeigen Vergleiche der modellierten und beobachteten
Geoidänderung über Grönland und über der Antarktis.
Vor allem in der Westantarktis lassen sich erste Übereinstimmungen
zwischen den GRACE-Beobachtungen
und den Vorhersagen erkennen. Dort verursacht das
beschleunigte Zurückweichen von Gletschern und Eis-
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam