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Freitag, 15.12.2017
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Weniger CO2 ließ Südpoleis anschwellen

Forscher erklären "globale Abkühlung" vor 14 Millionen Jahren

Was führte vor etwa 14 Millionen Jahren dazu, dass eine warme Klimaphase endete und sich das Eis am Südpol stark ausdehnte? Dieses Rätsel haben jetzt vermutlich Klimaforscher der Universität Kiel und des Bremer Forschungszentrums Ozeanränder gelöst. In Meeresablagerungen aus dem Pazifik fanden die Wissenschaftler Indizien dafür, dass Änderungen in der Erdbahn und sinkende CO2-Konzentrationen für die "globale Abkühlung" und das abrupte Wachsen des Eisschildes verantwortlich waren.
Antarktischer Eis-Schild

Antarktischer Eis-Schild

Die südliche Polarregion unserer Erde liegt unter bis zu vier Kilometer dicken Eiskappe verborgen. Doch das war nicht immer so - vor 60 Millionen Jahren war die Erde noch eisfrei, vereiste dann aber in mehreren Phasen bis zu einem Zustand, der dem heutigen ähnelt.

Das deutsche Forscherteam um Professor Michael Schulz und Professor Wolfgang Kuhnt wollte nun herausfinden, warum sich die Eiskappe am südlichen Pol plötzlich so stark ausdehnte. Hierzu untersuchten die Wissenschaftler 13 bis 14 Millionen Jahre alte Meeresablagerungen aus dem Miozän. Die Ablagerungen stammen aus dem Pazifik, und zwar vom Meeresboden vor Peru und aus der Nähe von Hong Kong und lieferten ungewöhnlich genaue Klima-Informationen.

Kalkgehäuse von Foraminiferen

Kalkgehäuse von Foraminiferen

"Sehr viele Faktoren mussten zusammenkommen, dass wir so viel aus den Ablagerungen herauslesen konnten", sagt Schulz. Besonders im Pazifik findet man nur selten Stellen, an denen über die Zeit genug Material abgelagert und erhalten wurde. "Das Kieler Team habt zum Teil ganze Nächte hier bei uns im Labor zugebracht, um die Arbeit zu bewältigen. Die Genauigkeit unserer Daten ist also einer Kombination aus Fleiß und etwas Glück zu verdanken. Wir konnten eine zeitliche Auflösung der Klimakurven erreichen, die vor 10 Jahren gerade mal für die letzten 0,5 Millionen Jahren vor heute möglich war."


Neigungswinkel der Erdachse veränderte sich


Wie die Paläoklimaforscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature berichten, breitete sich das Eis in der Antarktis stärker aus, wenn der Neigungswinkel der Erdachse geringer wurde, was in einem Zyklus von 41.000 Jahren geschieht. Dadurch treffen die Sonnenstrahlen besonders in den hohen Breiten im Sommer flacher auf die Erdoberfläche, so dass die Antarktis abkühlt.

"Wir wissen, dass sich die orbitale Situation, d.h. die Bahn der Erde um die Sonne, regelmäßig verändert. Während der Abkühlung hat eine derartige Veränderung stattgefunden, die eine Abnahme der Temperaturen im antarktischen Sommer mit sich brachte. So konnte das antarktische Eisschild ab diesem Zeitpunkt im Sommer nicht mehr abschmelzen und wuchs kontinuierlich an.", so Kuhnt.

Gesamte Antarktis eisbedeckt


Gleichzeitig wird dabei mehr Feuchtigkeit zum Südpol transportiert. Dort fällt dementsprechend mehr Schnee, der nach und nach zu Eis wird. Das regelmäßige Auf und Ab der Eisausdehnung änderte sich abrupt vor 13,8 Millionen Jahren. Zu diesem Zeitpunkt dehnte sich die Eiskappe sprunghaft aus und bedeckte vermutlich erstmals die gesamte Antarktis.

Gletscher fließt ins Südpolarmeer

Gletscher fließt ins Südpolarmeer

"Dieser Vereisungsschub dauerte etwa 80.000 Jahre", erklärt Schulz, "geologisch gesehen nur ein Wimpernschlag. Wir glauben, dass diese schnelle Veränderung nur im Zusammenspiel mit dem zu der Zeit sinkenden CO2-Gehalt der Atmosphäre zustande kommen konnte." Bisher haben wir allerdings nur indirekte Hinweise auf den CO2-Gehalt, wenn wir weiter als 0,8 Millionen Jahre zurückschauen wollen.

"Erkenntnisse über lange vergangene Zeiten helfen uns, die Dynamik der Klimamaschine zu verstehen. Nur so erfahren wir, wie die Erde sich von einer nahezu eisfreien Welt in eine Welt mit Eiskappen in der Antarktis und Grönland verwandelt hat", erklärt Michael Schulz seine Motivation. Dazu brauchen die Forscher aber genauere Informationen über den CO2-Gehalt in der Vergangenheit. Weltweit wird daher versucht, vergangenen CO2-Variationen mit immer feineren Methoden auf die Spur zu kommen.
(idw - Forschungszentrum Ozeanränder/Universität Kiel, 24.11.2005 - DLO)
 
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