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Winter in sibirischen Permafrostregionen werden seit Jahrtausenden wärmer
Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) ist es erstmals gelungen, mit einer geochemischen Methode aus der Gletscherforschung Klimadaten aus Jahrtausende altem Permafrost-Grundeis zu entschlüsseln und die Wintertemperatur-Entwicklung im russischen Lena-Delta zu rekonstruieren.

Fazit:

In den zurückliegenden 7'000 Jahren ist die Wintertemperatur in den sibirischen Permafrostregionen langfristig gestiegen. Als Grund für diese Erwärmung nennen die Forscher eine sich ändernde Stellung der Erde zur Sonne, verstärkt durch den steigenden Ausstoss von Treibhausgasen seit Beginn der Industrialisierung.

Die Studie erscheint als Titelgeschichte der Februar-Ausgabe des Fachmagazins Nature Geoscienceonline.

Mit einer Tiefe von bis zu 40 Metern und einer Breite von maximal sechs Metern sind die Eiskeile in der sibirischen Arktis zwar nicht so mächtig wie ein antarktischer Gletscher. Die teilweise mehr als 100'000 Jahre alten Eiskörper aber speichern auf dieselbe Art und Weise Klimainformationen und können von Wissenschaftlern mit Methoden der Gletscherforschung untersucht werden.

"Das Schmelzwasser stammt jeweils vom Schnee eines Winters. Gefriert es in der Frostspalte, werden daher Informationen über die Wintertemperatur in jenem Jahr mit eingeschlossen. Uns ist es nun erstmals gelungen, diese im Eis gespeicherten Temperaturinformationen mithilfe der Sauerstoff-Isotopenanalyse zu einer Klimakurve für die vergangenen 7'000 Jahre zusammenzufassen", so AWI-Forscher und Ko-Autor Dr. Thomas Opel.

Die neuen Daten sind die ersten eindeutig datierten Wintertemperaturdaten aus der sibirischen Permafrostregion und zeigen einen klaren Trend: "In den zurückliegenden 7000 Jahren sind die Winter im Lena-Delta kontinuierlich wärmer geworden - eine Entwicklung, die wir so bisher aus kaum einem anderen arktischen Klimaarchiv kennen", sagt Hanno Meyer.

Denn: "Bisher wurden vor allem fossile Pollen, Kieselalgen oder Baumringe aus der Arktis genutzt, um das Klima der Vergangenheit zu rekonstruieren. Sie aber speichern vor allem Temperaturinformationen aus dem Sommer, wenn die Pflanzen wachsen und blühen. Die Eiskeile stellen eines der wenigen Archive dar, in denen reine Winterdaten gespeichert werden", erklärt der Permafrost-Experte.

Mit den neuen Daten schliessen die Wissenschaftler zudem eine wichtige Lücke: "Die meisten Klimamodelle zeigen für die zurückliegenden 7000 Jahre in der Arktis eine langfristige Abkühlung im Sommer sowie eine langfristige Erwärmung im Winter an. Für letztere aber gab es bisher keine Temperaturdaten, eben weil die meisten Klimaarchive hauptsächlich Sommerinformationen speichern. Jetzt können wir zum ersten Mal zeigen, dass Eiskeile ähnliche Winterinformationen enthalten wie sie von den Klimamodellen simuliert werden", so AWI-Modellierer und Ko-Autor Dr. Thomas Laepple.

Um wie viel Grad Celsius genau die arktischen Winter wärmer geworden sind, können die Wissenschaftler nicht in absoluten Zahlen sagen: "Das Ergebnis der Sauerstoff-Isotopenanalyse verrät uns zunächst nur, ob und wie sich das Isotopenverhältnis verändert hat. Steigt es, sprechen wir von einer relativen Erwärmung. Wie gross diese allerdings genau ausgefallen ist, können wir noch nicht ohne Weiteres sagen", erklärt Thomas Opel.

Deutliche Hinweise fanden die Wissenschaftler bei der Suche nach den Ursachen der Erwärmung. Hanno Meyer: "Wir sehen in unserer Kurve eine klare Zweiteilung. Bis zum Beginn der Industrialisierung um das Jahr 1850 können wir die Entwicklung auf eine sich ändernde Position der Erde zur Sonne zurückführen. Das heisst, damals haben die Dauer und Intensität der Sonneneinstrahlung von Winter zu Winter zugenommen und auf diese Weise zum Temperaturanstieg geführt. Mit dem Beginn der Industrialisierung und dem zunehmenden Ausstoss von Treibhausgasen wie Kohlendioxid aber kam dann noch der vom Menschen verursachte Treibhauseffekt hinzu. Unsere Datenkurve zeigt ab diesem Zeitpunkt einen deutlichen Anstieg, der sich wesentlich von der vorgegangenen langfristigen Erwärmung unterscheidet."

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher nun überprüfen, ob dieselben Anzeichen für eine langfristige Winter-Erwärmung der Arktis auch in anderen Permafrostregionen der Welt zu finden sind. Thomas Opel: "Wir haben Daten aus einem Gebiet 500 Kilometer östlich des Lena-Deltas, die unsere Ergebnisse stützen. Wir wissen allerdings nicht, wie es zum Beispiel in der kanadischen Arktis aussieht. Wir vermuten, dass die Entwicklung dort ähnlich ist, belegen aber können wir diese Annahme noch nicht."

Die Basisdaten der neuen Lena-Delta-Temperaturkurve stammen aus 42 Eisproben. Diese hatten die AWI-Wissenschaftler in mehreren Expeditionen von 13 Eiskeilen genommen, welche der Fluss bei Hochwasser freigespült hatte. "In unsere Studie sind nur jene Proben eingegangen, deren Alter wir bestimmen konnten. Diese Arbeit fällt bei Eiskeilen zum Glück leicht, denn mit dem Schmelzwasser gelangen jede Menge Pflanzenreste und anderes organisches Material in das Grundeis - und deren Alter können wir mit der Radiokarbon-Methode sehr genau bestimmen", so Hanno Meyer.

Die Studie wurde finanziert mit Forschungsgeldern des Alfred-Wegener-Institutes sowie aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft und des Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft.

Originalveröffentlichung

Die Studie ist unter folgendem Titel im Online-Portal des Fachmagazins Nature Geoscience erschienen:

Hanno Meyer, Thomas Opel, Thomas Laepple, Alexander Yu Dereviagin, Kirstin Hoffmann undMartin Werner (2015): Long-term winter warming trend in the Siberian Arctic during the mid- to late Holocene, Nature Geoscience, Vol 8, DOI: 10.1038/ngeo2349 (Link: http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2349)

Quelle: Text AWI, Januar 2015
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