Klimageschichte im Eis

Ausgewählt haben die Forscher einen der kältesten, trockensten und leblosesten Plätze, die es auf der Erde gibt: „Little Dome C“ liegt drei Stunden Schneemobil-Fahrt (30 Kilometer) von der Antarktis-Station Dome Concordia entfernt, die Frankreich und Italien auf dem Eis des Wilkes-Landes in einer Höhe von 3233 Meter über dem Meeresspiegel betreiben. Niederschläge beobachten die Forscher dort kaum einmal, und im Jahresdurchschnitt liegen die Temperaturen bei minus 54,5 Grad Celsius. Wärmer als minus 25 Grad wird es dort sehr selten und im Winter fallen die Temperaturen manchmal unter minus 80 Grad.

Wo heute die Concordia-Station steht, bohrten Forscher zwischen 1996 und dem Dezember 2004 im Rahmen des europäischen  EPICA-Projektes (European Project for Ice Coring in Antarctica) 3270 Meter tief ins das Eis der Antarktis. Mit genauen Analysen der so erhaltenen Bohrkerne konnten Forscher die Klimageschichte der vergangenen 800.000 Jahre zuverlässig rekonstruieren. „In dieser Zeit wechselten sich lange Kaltzeiten mit kürzeren warmen Epochen in einem Rhythmus von ungefähr hunderttausend Jahren ab“, erklärt AWI-Forscher und BE-OI-Projektkoordinator Olaf Eisen. Da in diesem Eis auch winzige Bläschen eingeschlossen sind, die noch Luft aus der Zeit enthalten, in der das Eis sich bildete, können die Klimaforscher darin den Gehalt der wichtigen Treibhausgase Kohlendioxid und Methan messen. Und sie finden klare Zusammenhänge: War das Klima auf der Erde kalt, gab es viel weniger Kohlendioxid und auch weniger Methan in der Luft als in wärmeren Epochen.

Aus den Jahrhunderttausenden vor dieser Zeit haben die Forscher bisher allerdings keine Eisbohrkerne, in deren Luftbläschen sie den damaligen Gehalt der Treibhausgase messen könnten. Gerade in dieser Epoche aber hat sich der Rhythmus stark verändert, in dem sich Kaltzeiten und wärmere Perioden abwechseln: „Vor mehr als 1,2 Millionen Jahren dauerte ein solcher Zyklus nur etwa 40.000 Jahre, ausgelöst durch regelmäßige Änderungen in der Neigung der Erdachse. Danach folgte eine 300.000 Jahre lange Übergangszeit, bevor vor rund 900.000 Jahren dann der Hunderttausend-Jahre-Rhythmus begann“, erklärt Olaf Eisen. 

Diese Entwicklung kennen Klimaforscher aus Untersuchungen der Sedimente, die sich in diesen Zeiten am Meeresgrund abgelagert haben. Solche Analysen liefern Hinweise auf die damaligen Temperaturen und auf die Massen der Eispanzer, die in diesen Zeiten über der Antarktis, über Grönland und zeitweise auch über Nordamerika und dem Norden Europas lagen. Daten zu den Treibhausgasen Kohlendioxid und Methan und deren Zusammenhänge mit der Entwicklung des Klimas erhalten die Forscher dagegen nur aus den Luftbläschen, die in dieser Zeit im Eis eingeschlossen wurden.

„Es gibt daher sehr gute Gründe, nach den 800.000 Jahre alten EPICA-Proben bis in mindestens 1,5 Millionen Jahre altes Eis zu bohren“, erklärt Olaf Eisen. Damit könnten die Forscher nicht nur die Klimazusammenhänge der „mittleren Pleistozän-Übergangszeit“ untersuchen, sondern auch den davor liegenden 40.000-Jahre-Rhythmus. Da die im Eis enthaltenen Moleküle im Laufe vieler Jahrtausende ein wenig diffundieren und so die Analysen „verschmieren“, suchen die Forscher Eis mit einer höheren Auflösung, in dem zehntausend Jahre Klimageschichte in einem mindestens einen Meter langen Bohrkern stecken, in dem das Verschmieren eine geringere Rolle spielt.