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02.01.2018

Wie re­agiert Eis­de­cke in der Ostant­ark­tis un­ter wär­me­rem Kli­ma?

Schrumpfen oder Ausdehnen – Internationale Expedition untersucht, wie sich das antarktische Eisschild im Lauf von Tausenden bis Millionen von Jahren verändert hat.

Ein Team des in­ter­na­tio­na­len For­schungs­pro­jekts MA­GIC-DML („Map­ping, Mea­su­ring and Mo­de­ling Ant­arc­tic Geo­mor­pho­lo­gy and Ice Chan­ge in Dron­ning Maud Land“) ist im De­zem­ber in die Ant­ark­tis auf­ge­bro­chen. Ziel ist es her­aus­zu­fin­den, wie sich das Vo­lu­men des Eis­schil­des ver­än­dert hat und künf­tig ver­än­dern wird. Die Mo­del­le da­für wer­den un­ter der Lei­tung von Dr. Iri­na Ro­goz­hi­na am MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten der Uni­ver­si­tät Bre­men an­hand von ak­tu­el­len Pro­ben und Sa­tel­li­ten­da­ten be­rech­net. An dem in­ter­na­tio­na­len Pro­jekt sind Part­ner aus Schwe­den, Nor­we­gen, Groß­bri­tan­ni­en, den USA und Deutsch­land be­tei­ligt.

Dron­ning Maud Land in der Ant­ark­tis ist fast voll­stän­dig vom Eis­schild der Ostant­ark­tis be­deckt. Dass sich das Vo­lu­men des Eis­schilds seit der letz­ten Eis­zeit hier ver­rin­gert hat, ha­ben For­schen­de be­reits be­stä­tigt. Den­noch ge­hört Dron­ning Maud Land zu den am we­nigs­ten un­ter­such­ten Ge­bie­ten in der Ant­ark­tis.

Un­ter­halb des Eis­schilds liegt eine Land­schaft aus Hü­geln, Tä­lern, Ber­gen und Ebe­nen, ähn­lich wie auf an­de­ren Kon­ti­nen­ten. Wenn die Eis­de­cke schrumpft, wird die­se Land­schaft all­mäh­lich frei­ge­legt. Zu­erst ra­gen die Gip­fel der höchs­ten Ber­ge her­aus, die so­ge­nann­ten Nu­na­taks. Nu­na­taks ent­hal­ten vie­le In­for­ma­tio­nen, die zei­gen kön­nen, wie dick der Eis­schild zu ver­schie­de­nen Zeit­punk­ten der Ver­gan­gen­heit war, als das glo­ba­le Kli­ma käl­ter als heu­te war, und wie stark er bis heu­te ab­ge­nom­men hat.

Nu­na­taks ha­ben auch ein­zig­ar­ti­ge In­for­ma­tio­nen dar­über auf­ge­zeich­net, wie sich die ostant­ark­ti­sche Eis­ober­flä­che wäh­rend ver­gan­ge­ner Warm­zei­ten ver­än­dert hat, zum Bei­spiel wäh­rend der Warm­zeit im mitt­le­ren Plio­zän vor etwa drei Mil­lio­nen Jah­ren. In die­ser Zeit wur­den kon­ti­nen­ta­le Tei­le des Eis­schilds in der Ostant­ark­tis stär­ker be­schneit und wa­ren di­cker als heu­te. Die­se In­for­ma­tio­nen sind vor dem Hin­ter­grund des an­hal­ten­den Kli­ma­wan­dels und sei­ner mög­li­chen Aus­wir­kun­gen auf den Eis­schild der Ostant­ark­tis von be­son­de­rer Be­deu­tung.

„Es ist sehr wich­tig zu ver­ste­hen, wie das Eis dün­ner ge­wor­den ist, um zu ver­ste­hen, wie sich die ge­sam­te Eis­de­cke auf lan­ge Sicht ver­än­dern kann. Wir wis­sen sehr we­nig dar­über, wenn es um Dron­ning Maud Land geht“, sagt Ar­jen Stro­even, Pro­fes­sor für Phy­si­ka­li­sche Geo­gra­phie an der Uni­ver­si­tät Stock­holm und Ex­pe­di­ti­ons­lei­ter des Pro­jekts.

Die Erde wird stän­dig von kos­mi­scher Strah­lung bom­bar­diert, die aus ex­trem en­er­gie­rei­chen Teil­chen aus dem Welt­raum be­steht. Die Eis­de­cke dient als Schutz­schild. Wenn sie schrumpft, wer­den Mi­ne­ra­li­en in frei­lie­gen­dem Ge­stein, Quarz zum Bei­spiel, mit kos­mo­ge­nen Nu­kli­den an­ge­rei­chert. Das Team misst die Kon­zen­tra­ti­on sol­cher kos­mo­ge­ner Nu­kli­de an den Hän­gen von Nu­na­taks und kann dann be­rech­nen, wie lan­ge die­se Ge­stei­ne nicht von Glet­schern be­deckt, son­dern der kos­mi­schen Strah­lung aus­ge­setzt wa­ren. So kön­nen die For­sche­rin­nen und For­scher fest­stel­len, wie stark und in wel­chem Tem­po sich das Vo­lu­men des Eis­schil­des in der Ostant­ark­tis ver­än­dert hat.

Pro­ben aus den Nu­na­taks wer­den zu­sam­men mit Sa­tel­li­ten­bil­dern und to­po­gra­phi­schen Mo­del­len ver­wen­det, um Eis­schild- und Kli­ma­mo­del­le zu ver­bes­sern und In­for­ma­tio­nen dar­über zu er­hal­ten, wie sich der Kli­ma­wan­del auf den Eis­schild und den Mee­res­spie­gel in der Ostant­ark­tis aus­wirkt – so­wohl his­to­risch als auch in Zu­kunft. „In der Ant­ark­tis sind di­rek­te Re­kon­struk­tio­nen ver­gan­ge­ner Kli­ma­be­din­gun­gen und Eis­ver­än­de­run­gen aus tie­fen Eis­bohr­ker­nen auf we­ni­ge Stand­or­te be­schränkt und rei­chen nicht weit ge­nug zu­rück, um die Re­ak­ti­on des Eis­schil­des auf die Er­wär­mung im Mit­tel­plio­zän zu be­leuch­ten“, sagt Dr. Iri­na Ro­goz­hi­na, Lei­te­rin des Mo­del­lie­rungs­teams im MA­GIC-DML-Pro­jekt am MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten der Uni­ver­si­tät Bre­men. „Zahl­rei­che Ab­drü­cke, die von mäch­ti­ge­ren Vor­gän­gern des mo­der­nen Eis­schil­des der Ostant­ark­tis auf Nu­na­taks hin­ter­las­sen wur­den, rei­chen nicht nur viel wei­ter in die Erd­ge­schich­te hin­ein, son­dern lie­fern auch wert­vol­le In­for­ma­tio­nen über die Aus­wir­kun­gen des wär­me­ren Kli­mas auf die Eis­schol­len­rän­der.“

Über die For­schungs­ex­pe­di­ti­on: In der ver­gan­ge­nen Sai­son ar­bei­te­te das MA­GIC-DML-Team in Ge­bie­ten nahe der schwe­di­schen For­schungs­sta­tio­nen Wasa und Svea. Aus­gangs­punkt der Feld­ar­beit in die­ser Sai­son ist die süd­afri­ka­ni­sche For­schungs­sta­ti­on SANAE IV. Wäh­rend der Ex­pe­di­ti­on wird das Team vom schwe­di­schen Po­lar­for­schungs­se­kre­ta­ri­at un­ter­stützt, das für Trans­port, Tech­no­lo­gie, Si­cher­heit und Ge­sund­heits­vor­sor­ge zu­stän­dig ist.

Zum Feld­team, das wäh­rend der Ex­pe­di­ti­on in der Ant­ark­tis ar­bei­ten wird, ge­hö­ren For­sche­rin­nen und For­scher der Uni­ver­si­tä­ten in Glas­gow (Groß­bri­tan­ni­en), Stock­holm (Schwe­den) und West Laf­ay­et­te (USA). Die Ex­pe­di­ti­on hat am 15. De­zem­ber be­gon­nen und en­det am 10. Fe­bru­ar 2018. An­schlie­ßend be­ginnt das Team am MARUM, an den Eis­schild- und Kli­ma­mo­del­len zu ar­bei­ten.

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