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Klimapuzzle Antarktis

Forschung Klimapuzzle Antarktis

Zwei Winter lang haben Forscherteams Bohrungen in der Antarktis gemacht. Vor einem Jahr waren auch Hannoveraner dabei. Inzwischen sind viele Daten zur Klimageschichte des Kontinents ausgewertet.

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Besuch eines Kaiserpinguins an der Andrill-Bohrstelle im Winter 2007.

Quelle: Wonik/Lehmann

Die Antarktis ist von Hannover rund 16.000 Kilometer weit entfernt. Trotzdem beeinflusst der eisige Kontinent auch die Leinestadt. „Die Antarktis ist von 26 Millionen Kubikmetern Eis bedeckt. Wenn das schmilzt, ist Hannover Hafenstadt“, erklärt Thomas Wonik, wissenschaftlicher Direktor des Bereichs Geoelektrik und Bohrlochmessverfahren am Leibniz-Institut für angewandte Geophysik (LIAG) im Geozentrum Hannover. „Ob das passiert, weiß jedoch niemand.“ Weil die Temperaturen in der Antarktis in den vergangenen 50 Jahren allerdings um ganze drei Grad angestiegen sind und inzwischen auch stabile Eisflächen wie der Wilkins-Eisschelf bröckeln, stellt sich den Wissenschaftlern die Frage, wie die Erdoberfläche wohl aussehen wird, wenn die Klimaerwärmung tatsächlich so schnell fortschreitet wie befürchtet.

„Um auf die Zukunft schließen zu können, schauen wir in die Vergangenheit der Erde“, sagt Wonik. Vor einem Jahr war der Geophysiker mit der internationalen Expedition „Antarktic Drilling Programme“ (Andrill) in der antarktischen McMurdo-Bucht, um mehr als 1100 Meter tief in die Vergangenheit der Erde zu bohren. Der Bohrkern aus der Bucht ergänzt die ebenso tiefe Bohrung, die die erste Andrill-Expedition 2006 in der Nähe niedergebracht hatte. Aus der Schichtung der Gesteinskerne wollen die Wissenschaftler ablesen, welche Klimaverhältnisse zu welcher Zeit auf der Erde herrschten. Wonik steuert dazu die physikalischen Daten bei, die er in Fünf-Zentimeter-Schritten in unterschiedlichen Tiefen im Bohrloch gemessen hat: unter anderem die Temperatur, die Dichte des jeweiligen Materials sowie dessen elektrische und magnetische Eigenschaften. Die eigentliche Arbeit liegt dann darin, alle Daten so zusammenzuführen, dass das Klima der Vergangenheit lebendig wird.

Im vergangenen Jahr haben die Forscher einen guten Teil dieser Auswertungsarbeit geleistet – und Spannendes herausgefunden. „Vor zehn Millionen Jahren hatte die Erde so viel Kohlendioxid in der Atmosphäre wie wir in 500 Jahren haben werden, wenn die Klimapolitik greift“, erklärt Wonik. „Damals war die Antarktis noch drei Grad wärmer, und statt Eis bedeckte eine Art Tundra den Kontinent.“ Übertragen auf Hannover, wo eine mittlere Jahrestemperatur von neun Grad herrscht, würde diese Erhöhung um drei Grad eine Klimaverschiebung bedeuten, die der norddeutschen Stadt ein Mittelmeerklima bescheren könnte.

Obwohl sich das noch ganz gemütlich anhört, warnt Wonik vor einer Verharmlosung. Schmilzt das antarktische Eis komplett ab, ist nämlich mit einem Meeresspiegelanstieg von 70 Metern zu rechnen. Und um diesen Prozess in Gang zu setzen, könnte schon eine relativ kleine Temperaturerhöhung ausreichen. „Eis und Schnee reflektieren wie ein gigantischer Spiegel 90 Prozent der Sonneneinstrahlung“, erklärt der Geophysiker. Die Strahlung wird so in das Weltall abgegeben. Schmilzt das Eis jedoch, nimmt das darunterliegende dunkle Gestein stattdessen die Wärmestrahlung auf und erwärmt sich dadurch noch mehr. Auch offenes Wasser nimmt einen Großteil des Sonnenlichts auf und erwärmt sich. „So könnte es zu einem Dominoeffekt kommen“, erklärt Wonik.

Möglicherweise lässt sich ein derartiges Szenario künftig sogar mit Modellrechnungen abbilden und variieren. Denn der Abgleich zwischen den Daten der ersten Andrill-Expedition 2006 mit einem computergestützten Rechenmodell hat kürzlich ein besonders interessantes Ergebnis gebracht. „Anhand der in den Gesteinen eingelagerten Meereskieselalgen können wir Geologen sehen, wann es in der Geschichte der Antarktis offenes Meer gab und wann Eis“, sagt Wonik. „Und diesbezüglich hat man jetzt eine sehr gute Übereinstimmung mit dem Computermodell gefunden, das allein auf physikalischen Daten basiert. Wir haben also zum ersten Mal ein belastbares Rechenmodell für das Klima im Bereich der Antarktis.“

Eine kleine Überraschung förderten übrigens auch Woniks eigene Daten zutage: Während seine Kollegen 2006 in ihrem Bohrloch in 1000 Metern Tiefe etwa 28 Grad Celsius maßen, fand Wonik ein Jahr später in der etwas entfernten McMurdo-Bucht in 1000 Metern Tiefe 57 Grad. „Das ist fast das Doppelte“, sagt er. „Inzwischen wissen wir, dass der Temperaturunterschied wohl mit dem nahen Vulkan Mount Erebus zusammenhängt. Eine geologische Störung im Untergrund leitet die Wärme aus der unterirdischen Magmakammer weiter in Richtung des Bohrlochs von 2007.“

Um das riesige Klimapuzzle mit weiteren Daten vervollständigen zu können, haben zwei internationale Forschergruppen für die nächsten Jahre weitere Bohrungen geplant. Das „Offshore New Harbor“-Projekt macht sich auf, um Sedimente zu finden, die älter als die bisher bei Andrill erbohrten 34 Millionen Jahre sind. Darüber hinaus will das „Coulman High“-Projekt 120 Kilometer nordöstlich von McMurdo bohren, um Gesteine im Alter von 21 bis 26 Millionen Jahren zu finden. „Mit den bisherigen Bohrungen hat man ein paar Nadelstiche gemacht“, verdeutlicht Wonik. „Jetzt gilt es, die verbliebenen Wissenslücken gezielt zu füllen.“

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