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Abrupter Klimawandel in der Antarktis

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Noch vor 14 Millionen Jahren war es in der Antarktis viel wärmer als heute. Das belegen neueste Fossilienfunde in einem der Trockentäler der Ostantarktis. Dort fand ein internationales Forscherteam der Universität Leicester, dem British Geological Survey, der Queen Mary University of London sowie den amerikanischen Universitäten Boston und North Dakota State die gut erhaltenen, versteinerten Überreste von winzig kleinen, nur milimetergroßen Süßwassermuschelkrebschen in einem ehemaligen See. Die Fossilien, bei denen sogar noch die Weichteile erhalten sind, wurden inzwischen auf ein Alter von 14 Millionen Jahren datiert und belegen, daß es in der damaligen Zeit in der Antarktis wesentlich wärmer war als heute. Unter den heutigen Bedingungen mit einer Jahresdurchschnittstemperatur von -25°C hätten die kleinen Tierchen keine Überlebenschancen.

 

Muschelkrebse (links: lebendes Exemplar, rechts: eines der Fossilien aus der Ostantarktis) besitzen ein stabiles Gehäuse aus zwei Kalkschalen, die über ein Gelenk miteinander verbunden sind und sind kaum 1mm groß. Die Fossilien aus der Ostantarktis sind außergewöhnlich gut erhalten, so daß nicht nur die Kalkschalen, sondern auch die Weichteile noch gut erkennbar sind. Quellen: http://www.plingfactory.de/   und http://www.scinexx.de/

Kurz nachdem die jetzt gefundenen Muschelkrebschen lebten, wandelte sich das antarktische Klima dann allerdings drastisch. Nach einem plötzlichen Temperatursturz vereiste praktisch der gesamte Kontinent. Das ergibt sich wiederum aus Untersuchungen eines Wissenschaftlerteams der Universität Kiel und des DFG – Forschungszentrums Ozeanränder in Bremen. Diese untersuchten winzige kalkschalentragende Meeresorganismen, die aus Bohrkernen stammen, welche im Pazifik vor der Küste Perus und vor Hongkong gewonnen wurden. Aus den Kalkschalen lassen sich also die klimatischen Bedingungen während ihrer Bildung recht gut ableiten: So bestimmte man beispielsweise das Verhältnis von Barium zu Calcium. Barium kommt in den Kalkschalen immer dann vor, wenn es einen Süßwassereintrag gegeben hat und das ist immer dann der Fall, wenn es starke Niederschläge gegeben hat. Barium ist das 14.häufigste (!) Element der Erdkruste und wird durch Niederschläge aus den Gesteinen (bis zu 0,2%!) ausgewaschen und gelangt so mit dem Süßwasser der Flüsse ins Meer. Das Salzwasser der Meere enthält dagegen nur winzigste Anteile an Barium (10-20 Milliardstel). Die Niederschlagshäufigkeit und -stärke lässt dann wiederum indirekte Rückschlüsse auf die jeweils herrschenden Temperaturen zu. Aber es gibt auch noch ein direktes Thermometer: Sauerstoff kommt in unterschiedlichen Isotopen vor, die zwar chemisch gleich sind, sich im Gewicht aber unterscheiden. Die beiden wichtigsten Varianten sind das leichte O16 – das den Löwenanteil ausmacht – und das schwere O18. Wasser mit der leichteren Form (Isotop O16) verdunstet eher als Wasser mit der schwereren Form (Isotop O18), so daß sich das schwerere Isotop O18 im Wasser und damit später auch in den Kalkschalen temperaturabhängig anreichern kann. Bei niedrigen Temperaturen verdunstete fast nur Wasser mit O16, und gelangte durch Schneefälle auf den wachsenden antarktischen Eisschild. Bei höheren Temperaturen kam dagegen auch immer mehr Wasser mit O18 hinzu. Das O16/O18 – Verhältnis ist also ein guter Temperaturanzeiger.

Vor dem abrupten Klimawandel in der Antarktis war die Erdachse relativ stark geneigt. Das ergab wegen des hohen Sonnenstandes warme Sommer in denen das Eis in der Antarktis wegschmolz, aber im Gegenzug auch kalte Winter, die jedoch niederschlagsarm waren. Dann wurde der Neigungswinkel der Erdachse plötzlich geringer, was den abrupten Klimawandel hervorrief. Die Sommer wurden nun kühler, so daß das Eis der Antarktis nicht mehr komplett wegschmelzen konnte. Die Winter wurden dafür milder und deswegen auch niederschlagsreicher. Starke Schneefälle vergrößerten den kontinentalen Eisschild der Antarktis. Das wachsende Eis reflektierte dementsprechend stärker das Sonnenlicht, so daß es noch kälter wurde (positive Eis-Albedo-Rückkopplung). Die Abkühlung wurde nach Ansicht der Wissenschaftler über einen Rückgang der Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Erdatmosphäre global wirksam, denn in dem abgekühlten Wasser des Südpolarmmeeres konnte sich mehr CO2 lösen, welches dann in der Luft fehlte.  

Ebenso gut könnten aber auch die Wolken eine Globalisierung der Abkühlung bewirkt haben: Wird es nämlich kälter, so gibt es auch weniger Niederschläge. Bei größerer Trockenheit wird die Luft staubiger und damit gibt es auch mehr Kondensationskeime für Wolken. Das fördert natürlich direkt die Wolkenbildung. Außerdem werden die Wolken auch noch heller, da sich wegen der vermehrten Kondensationskeime in der Luft mehr und kleinere Wolkentröpfchen bilden. Insgesamt gesehen wird deutlich mehr Sonnenlicht durch mehr und hellere Wolken in den Weltraum reflektiert als zuvor. Damit wird es global gesehen kälter.

Ein weiterer Effekt unterstützt diese Abkühlung noch: Mit den abnehmenden Temperaturen des Oberflächenwassers der Ozeane, infolge der globalen Abkühlung, findet eine bessere Duchmischung mit dem kalten, mineralstoff- und nährstoffreichen Tiefenwasser statt. Das Algenwachstum in den oberflächennahen Wasserschichten, wo es dafür hell genug ist, nimmt bei einem größeren Mineral- und Nährstoffangebot deutlich zu. Algen produzieren wiederum Sulfataerosole, die ebenfalls gute Kondensationskeime für Wolken sind.

Die starke Vereisung der Antarktis währte etwa 80.000 Jahre, ein geologisch gesehen kurzer Zeitraum. Der Übergang von einem warmen zu einem sehr kalten Klima vollzog sich, wie oben schon angedeutet, aber wohl wesentlich schneller. Wie schnell es gehen könnte, lässt sich vielleicht beantworten, wenn man zwei abrupte Klimaumschwünge aus historischer Zeit betrachtet, welche ebenfalls durch Änderungen  der Erdachsneigung ausgelöst wurden. Vor rund 10.000 Jahren verwandelte sich die Sahara durch eine erhöhte Erdachsneigung innerhalb weniger Generationen in eine blühende Savannenlandschaft, weil sie nun der weiter nach Norden vordringende Monsunregen  erreichte, um dann vor etwa 6000 Jahren durch eine Verringerung der Erdachsneigung wieder zur Wüste zu werden(http://www.stern.de/wissenschaft/natur/566139.html  und http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/hintergrund/173159.html).

Jens Christian Heuer   

Quellen: http://www.scinexx.de/ und http://idw-online.de/

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Written by jenschristianheuer

25 Juli, 2008 um 23:15 pm

Veröffentlicht in Jens Christian Heuer, Klimaforschung

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