Die bipolare Wippe des Klimas

Die Analyse eines antarktischen Eisbohrkerns bestätigt, dass Wärme- und Kälteperioden auf der Nord- und Südhalbkugel gegenläufig stattfinden

TALDICE-Bohrcamp
TALDICE-Bohrcamp

Bremerhaven - An Hand von Eisbohrkernen bestimmen Paläontologen das Klima vor unserer Zeit. Im Rahmen des internationalen Projekts TALDICE (Talos Down Ice Core Project) holen Forscher seit 2004 Eiskerne aus dem antarktischen Boden. Ein nun analysierter 1620 Meter langer Bohrkern aus dem Rossmeersektor bestätigt die Theorie, dass sich das Klima nach der letzten Eiszeit nach dem Modell der "bipolaren Wippe" entwickelt hat.

Der Bohrkern liefert die bisher längste Klima-Zeitreihe aus einem küstennahen Gebiet. Es konnten aus ihm zeitlich hoch aufgelöste Daten gewonnen werden, die bis zu 250.000 Jahre in die Vergangenheit reichen. Dazu zerlegten die Forscher den Kern im Eislabor des Alfred-Wegener-Instituts in einzelne Probestücke und versandten diese an die verschiedenen am Projekt beteiligten Institute aus fünf europäischen Ländern. Nach diesem drei Monate dauernden Prozess verglichen die Wissenschaftler ihre Ergebnisse mit früheren Zeitreihen antarktischer und grönländischer Klimadaten und synchroniserten sie.

Die letzte Eiszeit fand vor 16.000 bis 14.500 Jahren auf der Nordhalbkugel statt. Aus der Analyse antarktischer und grönländischer Eiskerne, vermutet man schon seit längerem, dass die Südhemisphäre während dieser Kälteperiode eine Warmphase durchlebte. Nach der Eiszeit begannen die Gletscher auf der Nordhalbkugel zu schmelzen und die Temperatur erhöhte sich stetig. Dies wiederum ging mit einer Abkühlung der Südhalbkugel einher. Das Phänomen der gegenläufigen Warm- und Kaltphasen im Norden und Süden wird als bipolare Wippe bezeichnet. Der antarktische Eisbohrkern verriet außerdem, dass die Erwärmung nach der Eiszeit nicht kontinuierlich erfolgte, sondern starken Schwankungen unterworfen war. Wie die am TALDICE-Projekt beteiligten Forscher zeigen konnten, gehen die Unregelmäßigkeiten mit veränderten atmosphärischen CO2-Konzentrationen einher.

"Das Verständnis und die Simulation der bipolaren Wippe sowie des klimatischen Verlaufs in den der Antarktis vorgelagerten Meeresgebieten und ihr Wechselspiel mit den Kohlenstoffkreisläufen ist gerade für die Modellierung des Erd- und Klimasystems von großer Wichtigkeit." sagt Sepp Kipfstuhl vom Alfred-Wegener-Institut, der an der Analyse des Bohrkerns mitgearbeitet hat.

Rückschlüsse auf das Klima werden aus den Bohrkernen zum eine aus der Dicke verschiedener Schichten gewonnen. Diese geben zum Beispiel Hinweise auf den jeweiligen Niederschlag eines Jahres. Die Spurengase Methan und Kohlenstoffdioxid, die in den Luftblasen des Eises archiviert sind, liefern Informationen über die damalige Konzentration dieser Treibhausgase. Die Temperatur wird aus dem eingeschlossenen Sauerstoff mit der sogenannten delta-O-18-Methode bestimmt: Der Sauerstoff, der in Wasser gebunden ist, besteht aus verschiedenen Isotopen. Der größte Teil enthält 16 Nukleonen (8 Neutronen und 8 Protonen) im Kern und wir deshalb O-16 genannt. Es gibt aber auch Sauerstoffkerne mit 10 Neutronen, insgesamt also 18 Nukleonen. Diese O-18-Isotope sind schwerer und verdunsten daher langsamer. Bei warmen Klimaphasen ist deshalb der Anteil an O-18-Isotopen, der im Eis eingeschlossen ist, höher als bei niedrigeren Temperaturen. Durch die Bestimmung des O-18/O-16-Verhältnisses im Eiskern lässt sich also eine Durchschnittstemperatur ermitteln.