‘Fehlendes Eisproblem’ endlich gelöst

Während der Eiszeiten sinkt der Meeresspiegel, weil große Mengen Wasser in großen Binnengletschern gespeichert werden. Bisherige Computermodelle konnten die Meeresspiegelhöhe jedoch nicht mit der Dicke der Gletscher in Einklang bringen. Mit innovativen neuen Berechnungen ist es einem Team von Klimaforschern unter der Leitung des Alfred-Wegener-Instituts nun gelungen, diese Inkonsistenz zu erklären. Die kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie könnte die Erforschung der Klimageschichte unseres Planeten erheblich vorantreiben.

Während des Übergangs von Gletschern zu Gletschern wachsen und schrumpfen die Gletscher in Grönland sowie in Nordamerika und Europa über Zehntausende von Jahren. Je mehr Wasser in starken Gletschern gespeichert wird, desto weniger Wasser steht in den Ozeanen zur Verfügung und desto niedriger ist der Meeresspiegel. Klimaforscher untersuchen derzeit, inwieweit Gletscher in den kommenden Jahrhunderten aufgrund des anthropogenen Klimawandels schmelzen können und wie stark der Meeresspiegel dadurch ansteigen wird. Dazu schauen sie in die Vergangenheit. Wenn sie das Wachstum und das Schmelzen von Eis während vergangener Gletscher und Zwischeneiszeiten verstehen, können sie wertvolle Schlussfolgerungen über die Zukunft ziehen.

‘Problem mit verlorenem Eis’

Der Wiederaufbau der fernen Vergangenheit ist jedoch kein großer Erfolg, da die Dicke der Gletscher und der Meeresspiegel nicht direkt gemessen werden können. Dementsprechend müssen Klimaforscher gewissenhaft Beweise dafür sammeln, dass sie damit ein Bild der Vergangenheit erstellen können. Problem: Je nach Art der gesammelten Beweise entstehen unterschiedliche Bilder. Wir können nicht mit Sicherheit sagen, wie die Situation vor zehntausend Jahren tatsächlich war. Dieses “Problem des verlorenen Eises” konnte jahrelang nicht gelöst werden. Er erklärt die Unvereinbarkeit zweier verschiedener wissenschaftlicher Ansätze, die versuchen, den Meeresspiegel und die Gletscherdicke auf dem Gipfel des letzten Gletschers in Einklang zu bringen. Vor 20.000 Jahren. Ein Team von Klimaexperten unter der Leitung von Evan Gowan vom Alfred-Wegener-Institut, dem Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven, löste das Problem mit einer neuen Methode. “Scheint vor 80.000 Jahren einen neuen Weg gefunden zu haben, um wieder aufzubauen”, sagt Dr. Gowan, der das Problem seit fast einem Jahrzehnt untersucht. Diese Ergebnisse werden jetzt in der Zeitschrift Communications of Nature veröffentlicht.

Sedimentanalyse und globaler Vergleich der Klimamodelle

Das Problem des verlorenen Eises basiert zum einen auf der Analyse von Sedimenten, die aus Kernproben stammen, die vom Meeresboden in der tropischen Zone entnommen wurden. Dazu gehören Spuren von Korallen, die uns noch heute sagen können, wie stark der Meeresspiegel in tausend Jahren gestiegen oder gefallen ist. Warum ist das so? Weil Korallen nur in gut beleuchteten Gewässern nahe der Meeresoberfläche leben. Sedimentkerne zeigen, dass der Meeresspiegel in den Tropen vor 20.000 Jahren implizierte, dass der Meeresspiegel etwa 130 Meter niedriger war als heute. Andererseits deuteten frühere Modelle darauf hin, dass die Gletschermassen nicht groß genug waren, um einen so niedrigen Meeresspiegel vor 20.000 Jahren zu erklären. Genauer gesagt wäre bei einem so niedrigen Meeresspiegel ein zusätzliches Wasservolumen mit der doppelten Masse der grönländischen Eisdecke im globalen Maßstab eingefroren worden. daher ‘

Gletscherverhalten verstehen

Mit seiner neuen Methode versöhnte Gowan nun den Meeresspiegel mit der Gletschermasse: Nach seinen Berechnungen betrug der Meeresspiegel dann ca. 116 Meter tiefer als heute. Nach dem Ansatz gibt es keine Inkonsistenz in Bezug auf die Gletschermasse. Im Gegensatz zum vorherigen globalen Modell hat Gowan die geologischen Bedingungen in eisigen Regionen genau untersucht: Wie steil war die Eisoberfläche? Wo sind die Gletscher geflossen? Wie lange haben die Felsen und Sedimente am Boden des Eises dem Eisfluss standgehalten? Sein Modell berücksichtigt all diese Aspekte. Dabei wird auch berücksichtigt, inwieweit die Eisdecke in den betroffenen Gebieten gegen die Erdkruste drückt. “Es kommt darauf an, wie klebrig das darunter liegende Fell ist”, erklärt Gowan. “Wir stützen unsere Berechnungen auf unterschiedliche Mantelviskositäten und erreichen daher unterschiedliche Eismassen.”

Das eingebaute Modell ist fehlerhaft

Der neueste Artikel von Gowan und seinem Team untersucht kritisch die etablierte wissenschaftliche Methode zur Vorhersage von Gletschermassen: die Sauerstoffisotopenmethode. Isotope sind Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen und daher unterschiedlicher Masse. Sauerstoff hat zum Beispiel ein leichteres 16O-Isotop und ein schwereres 18O-Isotop. Nach traditioneller Theorie verdunstet das leichtere 16O aus den Ozeanen, während das schwerere 18O im Wasser verbleibt. Dementsprechend sollte während Gletschern, wenn sich große Binnengletscher bilden und das Wasservolumen in den Ozeanen abnimmt, die Konzentration von 18% in den Ozeanen zunehmen. Wie gezeigt, führt dieses eingebaute Modell jedoch zu Inkonsistenzen bei der Abstimmung von Gletschermassen mit der Meeresspiegelhöhe für den Zeitraum vor 20.000 Jahren und früher. “Seit Jahren wird das Isotopenmodell bis vor einigen Millionen Jahren häufig zur Bestimmung des Eisvolumens von Gletschern verwendet. Unsere Studie stellt die Zuverlässigkeit dieser Methode in Frage”, sagt Gowan. Sein Ziel ist es nun, mit seiner neuen Methode die traditionelle Sauerstoffisotopenmethode zu verbessern.