Neue Eisbohrkernanalyse gibt Aufschluss über den historischen Klimawandel
Ein Eiskern, der aus dem Polarplateau – einem großen Eisschild südlich von Australien – gebohrt wurde, umspannt einen durchgehenden Zeitraum von 800 000 Jahren. Wissenschaftler nutzen ihn für die Untersuchung der großen glazialen und interglazialen Veränderungen im Laufe der Zeit, die auf Temperatur- und Klimaveränderungen hinweisen. „Alle 40 000 bis 100 000 Jahre gibt es eine dieser großen Klimaveränderungen“, erklärt die Koordinatorin des Projekts ICORDA(öffnet in neuem Fenster) (Website auf Französisch), Amaëlle Landais Israël, die auch Forschungsdirektorin am Labor für Klima- und Umweltwissenschaften(öffnet in neuem Fenster) des Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung(öffnet in neuem Fenster) (CNRS) in Frankreich ist. Das Projekt ICORDA wurde vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) finanziert. „Noch vor fünf Jahren wussten wir nicht, ob sich die Ostantarktis erwärmt. Jetzt scheint es tatsächlich so zu sein. Die entsprechenden Zeiträume für den Klimawandel in der Antarktis lassen sich jedoch nur schwer vorhersagen und eine Verbindung zum globalen Klima- und Umweltwandel nicht ohne Weiteres herstellen. Wir nutzen den Eisbohrkern, um dies zu ermöglichen“, sagt sie.
Analyse der im Eisbohrkern eingeschlossenen Luftblasen
Eisbohrkerne enthalten eingeschlossene Luftblasen, die sich etwa 100 Meter unter der Oberfläche des Eisschilds bilden und somit alte atmosphärische Bedingungen konservieren. Die Wissenschaftler messen verschiedene Indikatoren, wie die Konzentration und die Isotopenzusammensetzung des Disauerstoffs (O2) in den Blasen, um historische Klimabedingungen in der Antarktis sowie Veränderungen in höheren Breitengraden und der ganzen Welt zu datieren. Schnee, der sich in der Nähe der Oberfläche befindet, ist porös und luftdurchlässig. In tieferen Schichten verdichtet sich der Schnee und schließt die Luft in Blasen ein. „Es ist wichtig zu verstehen, wie die Luft eingeschlossen wird und wie dieser Prozess Moleküle verändert, die als Klimaindikatoren gelten und die wir messen und analysieren können“, fügt Landais hinzu.
Verbesserung der Eisbohrkernchronologie
Sie stellt fest, dass ein Eiskern, der im Rahmen des früheren, EU-finanzierten Projekts EPICA gebohrt wurde, 800 000 Jahre umfasst: „Uns war in etwa bekannt, wann die großen Klimaveränderungen stattgefunden haben. Wir waren uns aber über 6 000-10 000 Jahre an verschiedenen Stellen nicht ganz sicher.“ „Wir konnten diese Unsicherheit in Bezug auf die Chronologie verringern“, versichert sie und bezeichnet dies als einen der wichtigsten Erfolge des Projekts ICORDA. Außerdem erhöhte das Team die Auflösung der Messungen von 1 000 Jahren auf 100-500 Jahre. Dies ermöglichte es den Forschenden, die Abfolge der Veränderungen genauer zu verstehen und zu ermitteln, ob die Temperaturen vor oder nach den CO2-Konzentrationen anstiegen. „Jetzt wissen wir, dass sich die Temperatur in der Antarktis normalerweise sehr früh und gleichzeitig mit der CO2-Konzentration erhöht“, erläutert Landais. „In der Antarktis erreicht die Temperatur zuerst ihr Maximum, und dann, mehrere Jahrhunderte oder Jahrtausende später, gibt es ein Temperaturmaximum in niedrigeren [globalen] Breitengraden.“ Im Rahmen des Projekts wurde ein Erdsystemmodell verwendet, um Simulationen über sehr lange Zeiträume von mehr als 100 000 Jahren durchzuführen. „Das Modell verbindet Messungen aus Laborexperimenten mit Messungen der Eiskernblasen“, merkt sie an. „Veränderungen in Eisblasen-Indikatoren können den globalen Fluss der [pflanzlichen] Photosynthese und der Niederschläge in den niedrigen Breitengraden widerspiegeln.“
1,5 Millionen Jahre zurückblicken
Im Januar 2025 wurde im Rahmen des EU-finanzierten Projekts Beyond EPICA Oldest Ice Core in der Ostantarktis ein Eiskern gebohrt, der noch weiter zurückreicht – 1,5 Millionen Jahre. „Auch hier wird unser Instrumentarium zum Einsatz kommen“, stellt Landais fest.
Methoden zur Verwendung kleinerer Eisproben entwickeln
Sie verweist auf neue Methoden, die das Team entwickelt hat, um Eisproben für bestimmte Messungen von knapp 1 kg auf etwa 80 Gramm zu reduzieren. Auch für den Eiskern von Beyond EPICA ist dies von entscheidender Bedeutung. Dies wurde durch Isotopenmessungen erzielt –nicht von seltenen Spuren reinen Argons in der Eisprobe, was die übliche Methode darstellt, sondern von einer Kombination aus Argon und Stickstoff, die gewöhnlicherweise in der Luft vorkommen. „Wenn wir beides [Argon und Stickstoff] verwenden, erhalten wir die gleichen wissenschaftlichen Ergebnisse, was bedeutet, dass wir viel weniger Eis benötigen“, bemerkt Landais und fügt hinzu: „Jede Eisprobe ist wertvoll.“
