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Klimaarchiv mit Tücken

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 01.06.2016 15:13

Die Eiskappen der Erde gelten als gute Klimaarchive, die im Norden bis über den Beginn der letzten Kaltzeit vor 115.000 Jahren zurückreichen und in der Antarktis sogar eine Million Jahre mit mehr als neun Kaltzeiten abdecken. Tiefbohrkampagnen sind allerdings teuer, insbesondere solche, die sich auf den entlegenen Eisschilden bis zu viertausend Meter tief durch die Gletscher bohren. Und so gibt es nur eine Handvoll Eisbohrkerne aus der Antarktis und von Grönland, auf die Paläoklimatologen die Rekonstruktion vergangener Klimate gründen können. Umso wichtiger ist es, dass diese wenigen Bohrkerne beispielhaft für ein möglichst großes Gebiet sind. Genau daran sind jetzt bei einem der grönländischen Bohrkerne Zweifel aufgekommen.

Blick in das Labor des NEEM-Bohrprojektes auf Grönland, in dem Eiskerne gewonnen wurden. (Bild: AWI/Sepp Kipfstuhl)„Wir glauben weiterhin, dass NEEM die Geschichte der Nordhemisphäre widerspiegelt“, erklärte die dänische Glaziologin Nanna Karlsson auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien, „aber beim NorthGRIP-Bohrkern könnten einige Signale eher regional sein als repräsentativ für die Nordhemisphäre.“ Karlsson ist gerade von der Universität Kopenhagen an das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven gewechselt. Beide Institutionen waren maßgeblich an den Projekten „Nordgrönland Eem-Eis-Bohrung“ (NEEM) und Nordgrönland Eisbohrkern-Projekt (NorthGRIP) beteiligt.

Wissenschaftler des AWI und der Uni Kopenhagen gehören auch zu Karlssons Mitautoren, etwa Professor Olaf Eisen vom AWI. „Die Isotopen und die Akkumulationsraten stimmen weiterhin“, sagt Eisen. Aus dem Verhältnis der verschieden schweren Varianten von Sauerstoff in den Wassermolekülen des Eises kann man Rückschlüsse über die Temperatur zum Zeitpunkt des Schneefalls ziehen, die Akkumulationsraten zeigen, wie viel Niederschlag es gegeben hat. „Allerdings kann man im Eisbohrkern nicht ohne weiteres räumliche und zeitliche Variation trennen“, warnt der Glaziologe, „und muss deshalb aufpassen, wie man diese Veränderungen interpretiert.“

Das Camp des Bohrprojektes NEEM auf dem grönländischen Inlandeis, 2009. (Bild: AWI/Sepp Kipfstuhl)Die Orte auf dem grönländischen Schild, an denen die beiden Eisbohrkerne gezogen wurden, liegen ungefähr 500 Kilometer weit auseinander auf der Nordhälfte der Insel. „Die Bedingungen sind interessanterweise ziemlich ähnlich“, erzählt Nanna Karlsson, „beide liegen auf der Eisscheide, wo der Schild am höchsten ist.“ Wolken mit Niederschlag ziehen dort von Westen heran und haben über Hunderte von Kilometern einen kontinuierlichen Aufstieg absolviert, wenn sie den Scheitel des Eisschildes erreicht haben.

Nanna Karlsson und ihre Kollegen haben mit einem mit Eisradar ausgestatteten Flugzeug das Gebiet zwischen den beiden Bohrcamp-Orten vermessen lassen. Das Radar kann durch die Oberfläche hindurch die Schichten erkennen, die der jährlich fallende Schnee auf dem Grönlandeis deponiert. Mit jeder Schicht wächst der Schild und jede Schicht hinterlässt einen Eintrag im Klimaarchiv. Der anfänglich lockere Schnee wird mit zunehmender Tiefe immer stärker zusammengepresst. „Ab einer Tiefe von 80 Meter ist es dann Eis“, erklärt Olaf Eisen. Doch auch im Eis kann das Radar die Schichtung erkennen, die Wissenschaftler müssen dann allerdings aus der kompaktierten Lage die ursprüngliche Dicke der Schneedecke errechnen. „Beim NEEM-Camp hat sich die Schneefallrate über die Jahrhunderte, die wir betrachtet haben, nicht verändert“, so Nanna Karlsson, „wenn wir uns allerdings dem NorthGRIP-Camp nähern, sehen wir, dass die Rate zu fluktuieren beginnt, mal höher und mal niedriger als sie heute ist.“ Eine Überraschung für die Eisexperten, „denn bisher“, so Karlsson, „haben wir gedacht, dass der Schneefall sich nach der Topographie richtet.“

Das Bohrcamp des NEEM-Projektes auf der Eisscheide in Nordgrönland 2009. (Bild: AWI/Lars Möller)Die Forscher haben Schichten bis in eine Tiefe von vielleicht 200 Meter ausgewertet, was in etwa einem Alter von 700 Jahren entspricht. „Das ist natürlich nichts im Vergleich zu den mehr als 100.000 Jahren, die der gesamte Bohrkern umfasst“, so Eisen. Allerdings lässt sich nicht leugnen, dass am zentraler gelegenen NorthGRIP-Camp der Schneefall stark wechselt. „Wir denken, dass wir ein regionales Wetterphänomen vor uns haben, dass die Niederschlagswolken den Ort mehr oder weniger oft erreichten, so dass wir mal stärkeren und mal schwächeren Schneefall haben“, so Karlsson.

Für die Glaziologen und Paläoklimatologen macht die Entdeckung die Rekonstruktion vergangener Klimate zwar schwieriger, aber nicht unmöglich. Sie müssen versuchen räumliche von zeitlicher Variation zu trennen. Schließlich ist da immer noch der NEEM-Bohrkern als Korrektiv, der 500 Kilometer weiter nördlich gebohrt wurde und keine Fluktuationen aufweist. „Die Frage ist, ob wir mit Klimamodellen und dem Vergleich mit anderen Klimaarchiven sehen können, ob regionale Veränderungen stattfanden oder ein Signal vorliegt, das die gesamte Nordhemisphäre repräsentiert“, sagt Olaf Eisen.