29.11.2005 · Mit einer Bohrung in das Eis der Ostantarktis ist es gelungen, die polare Klimageschichte erheblich weiter zurückzuverfolgen, als es bisher möglich war: Der Kern gibt Auskunft über Kalt- und Warmzeiten bis vor 650.000 Jahren.
Von Horst Rademacher
© picture-alliance / dpa
Bohrungen in der Antarktis
Mit einer Bohrung in das Eis der Ostantarktis ist es einer europäischen Forschergruppe gelungen, die polare Klimageschichte erheblich weiter zurückzuverfolgen, als es bisher möglich war. Nach der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Luftblasen, die in Eiskernen der Bohrung auf dem "Dome Concordia" eingeschlossen waren, besteht nun kein Zweifel mehr daran, daß der enge Zusammenhang zwischen der Temperatur der obersten Wasserschichten des Südpolarmeeres und dem Kohlendioxydgehalt der Atmosphäre mindestens seit 650.000 Jahren besteht. Bisher waren zuverlässige Aussagen darüber nur bis etwa 440.000 Jahre vor heute möglich. Außerdem stellte sich heraus, daß die gegenwärtige Warmzeit, das Holozän, erdgeschichtlich keineswegs so außergewöhnlich ist, wie man bisher annahm.
Untersucht wurde ein mehr als drei Kilometer langer Eiskern aus dem Inlandeisplateau des dem Indischen Ozean zugewandten Sektors der Ostantarktis. Er war an der Polarstation Dome Concordia bei 75 Grad südlicher Breite erbohrt worden. Weil dort die jährliche Schneefallrate anders als in anderen Gegenden der Antarktis gering ist, sind die jährlich entstehenden Eisschichten verhältnismäßig dünn. Deshalb können am Dome Concordia ältere Eisschichten mit erheblich weniger Bohraufwand erreicht werden als anderswo im Südpolargebiet. Mitarbeiter des Europäischen Eiskernprojektes ("Epica"), an dem als deutscher Vertreter das Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven beteiligt ist, erbohrten den Kern im Laufe mehrerer Jahre. Im vergangenen Südsommer bargen sie Kerne aus den untersten Eisschichten. Die zylinderförmigen Eissegmente wurden anschließend nach Europa gebracht und in verschiedenen Laboratorien untersucht. Die Forscher konzentrierten sich dabei auf die Luftblasen in den Eisschichten und bestimmten nicht nur den darin enthaltenen Anteil an Kohlendioxyd, sondern auch den Gehalt an Methan und Stickoxyden sowie die Verhältnisse der verschiedenen Isotope des Sauerstoffs und des Wasserstoffs.
Die tiefsten Schichten sind bis zu 740.000 Jahre alt
Obwohl die tiefsten Schichten des Eiskerns bis zu 740.000 Jahre alt waren, sind zuverlässige Aussagen über die Luftblasen nur bis etwa 650.000 Jahre vor heute möglich. Das ältere Eis ist entweder durch den Druck des darüberliegenden Eises derart zusammengepreßt, daß es keine Luftblasen mehr enthält, oder eine Altersbestimmung ist nicht möglich, weil die einzelnen Schichten durch das langsame Fließen des Eises untereinander verschoben sind. Trotz dieser Einschränkungen erweitern die jüngsten Analysen den zuverlässigen Blick in die Klimageschichte um mehr als 200.000 Jahre. Bisher galt der bis zu 440.000 Jahre alte Eiskern, der in der Nähe der russischen Antarktisstation "Wostok" erbohrt worden war, als die eigentliche Meßlatte der Paläoklimaforschung.
Wie die europäische Forschergruppe unter Leitung von Urs Siegenthaler und Thomas Stocker vom Physikalischen Institut der Universität Bern jetzt in der Zeitschrift "Science" (Bd. 310, S. 1313) schreibt, umfaßt der Epica-Kern insgesamt acht Klimazyklen, also acht Eiszeiten mit den dazugehörigen Interglazialen, den Warmzeiten. Wie schon in den vier vom Wostok-Eiskern aufgeschlossenen Klimazyklen besteht auch in den älteren Schichten vom Dome Concordia ein enger Zusammenhang zwischen der Konzentration des Isotops Sauerstoff-18 und des Kohlendioxydgehaltes in den Luftbläschen. Die Konzentration von Sauerstoff-18 gilt als Maß für die Temperatur der obersten Wasserschichten des Südpolarmeeres. In warmen Epochen, also bei hohem Anteil an Sauerstoff-18, ist auch die Kohlendioxyd-Konzentration hoch, in Eiszeiten sind beide Werte dagegen gering.
Im Wostok-Kern finden sich vier Klimazyklen
Die Schwankungen innerhalb eines Zyklus sind allerdings in den älteren Schichten des Epica-Kernes weniger deutlich ausgeprägt als in den vier Zyklen des Wostok-Kernes. 650.000 Jahre bis 440.000 Jahre vor heute überstieg die Konzentration an Kohlendioxyd selbst in den wärmsten Epochen nie den Wert von 250 Teilen pro Million (ppm). In der jüngeren Erdgeschichte dagegen lag der Höchstwert innerhalb der Warmzeiten bei etwa 300 Teilen pro Million. Zu keiner Zeit innerhalb der vergangenen 650.000 Jahre war er aber höher als der gegenwärtige Betrag in der Atmosphäre, der bei 380 Teilen pro Million liegt.
Wie die Forschergruppe schreibt, sind in den älteren Eisschichten des Epica-Kerns nicht nur die Schwankungen schwächer ausgeprägt als in jüngeren Schichten. Offenbar waren auch die Warmzeiten früher länger und stabiler als in den vier Klimazyklen des Wostok-Kernes. Dieses Ergebnis widerspricht der vor zwei Jahren aufgestellten Hypothese, daß das weitgehend stabile Klima des seit etwa 10.000 Jahren andauernden Holozäns außergewöhnlich sei. Offenbar gab es auch schon vor Hundertausenden von Jahren stabile Warmzeiten, die bis zu 30.000 Jahre dauern konnten.
Klimageschichte
Burghard Schmanck (Schmanck)
- 30.11.2005, 18:16 Uhr
