In die Vergangenheit der Antarktis bohren, um in die Zukunft zu schauen

Kieler Geowissenschaftlerin an internationalem Bohrprojekt in der Antarktis beteiligt

Pine Island Gletscher in der Antarktis.
Pine Island Gletscher in der Antarktis. Foto: Thomas Ronge

Kann die Einhaltung der CO2-Emissionsziele und die damit verbundene Begrenzung der globalen Erwärmung verhindern, dass das Eis der Antarktis katastrophal schmilzt? Ein internationales Forschungsteam bereitet sich darauf vor, ins Sediment des Meeresbodens tief unter dem antarktischen Ross-Schelfeis zu bohren, um dies herauszufinden.

Das Antarktis-Forschungsprojekt SWAIS 2C (Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to 2 Degrees Celsius) wird mit 4,6 Millionen US-Dollar aus Neuseeland, den Vereinigten Staaten, Deutschland, Australien, dem Vereinigten Königreich und der Republik Korea für Feldarbeiten gefördert, mehrere Nationen planen weitere Unterstützung. Das Internationale Kontinentale Bohrprogramm (ICDP) bezuschusst das Projekt mit 1,2 Millionen US-Dollar – das erste Mal für ein antarktisches Bohrprogramm. Forschende des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) sind federführend eingebunden, Richard Levy (GNS Science und Te Herenga Waka – Victoria University of Wellington) und Molly Patterson (Binghamton University, Binghamton, New York, USA) leiten SWAIS 2C.

In SWAIS 2C soll vor allem die Empfindlichkeit des westantarktischen Eisschildes gegenüber einer globalen Erwärmung von 2°C untersucht werden. Geologische Archive aus dem Inneren der Westantarktis sollen Auskunft darüber geben, wie sich das Eis in früheren Zeiten verhalten hat, als ebenso warme Temperaturen herrschten, wie sie für die kommenden Jahrzehnte prognostiziert werden. Diese geologischen Aufzeichnungen könnten zeigen, ob es in unserem Klimasystem einen Kipppunkt gibt, der zum Abschmelzen großer Eismassen führt und somit den Ozean um viele Meter ansteigen lassen würde. Der westantarktische Eisschild enthält genug Eis, um den Meeresspiegel weltweit um etwa vier Meter anzuheben.

Gletscherarchäologie

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Die Gletscher schmelzen – und bringen auf der ganzen Welt archäologisch interessante Objekte zum Vorschein, die während Jahrzehnten, Jahrhunderten oder Jahrtausenden im Eis lagerten. Denn schon seit der Urgeschichte hinterlassen Menschen Spuren im Hochgebirge. Der kulturhistorische Wert solcher Eisfunde ist bedeutsam. Sie erzählen Geschichten aus der Vergangenheit und tragen bei zur Klärung von Forschungsfragen.

Objekt beim Wandern im Eis gefunden – was tun?

Es ist eine bekannte Tatsache, dass viele der wertvollsten archäologischen Funde aus dem Eis zufällig von Wanderern oder Alpinisten entdeckt wurden. Was ist also zu tun, wenn man im Sommer bei einer Bergtour in den Alpen auf einen Gegenstand auf oder nahe eines Gletschers oder Firnfeldes stößt?

Das AWI trägt zu diesem einzigartigen Bohrprojekt mit insgesamt 150.000 Euro bei und wird zudem eng in wissenschaftliche Analysen und Interpretationen eingebunden sein. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus fünf verschiedenen AWI-Forschungssektionen werden dabei helfen, die vergangenen Geheimnisse der Westantarktis zu lüften, um ihre noch ungewisse Zukunft besser vorhersagen zu können. „Die Beteiligung am SWAIS 2C-Projekt ist eine einzigartige Gelegenheit für uns, die Empfindlichkeit des westantarktischen Eisschildes gegenüber potenziellen Bedrohungen besser einzuschätzen, die für die nahe Zukunft erwarten werden. Um also laufende und geplante Forschungsziele des AWI zu kombinieren und zu ergänzen, ist dieses Projekt von großer Bedeutung für uns“, sagt Johann P. Klages, Meeresgeologe und Koordinator des AWI-Beitrags.

Denise K. Kulhanek leitet die Arbeitsgruppe Marine Mikropaläontologie am Institut für Geowissenschaften an der CAU.
Denise K. Kulhanek leitet die Arbeitsgruppe Marine Mikropaläontologie am Institut für Geowissenschaften an der CAU. Foto

Denise K. Kulhanek, Professorin für Marine Mikropaläontologie an der CAU, leitet gemeinsam mit Forschenden des AWI einen Antrag zur Unterstützung deutscher wissenschaftlicher Beiträge zum SWAIS 2C-Projekt. Ihre Arbeit wird sich auf die Chemie der Sedimente und Mikrofossilien konzentrieren. Ziel ist es zu verstehen, wie die Umgebung der Bohrstelle in der Vergangenheit aussah. „Im Wesentlichen wollen wir herausfinden, ob die Bohrlokationen zu irgendeinem Zeitpunkt in den letzten paar Millionen Jahren eisfrei waren. Dies würde auf eine erhebliche Verringerung der Größe des westantarktischen Eisschildes zu dieser Zeit hindeuten“, sagt Denise Kulhanek, die erst vor kurzem ihre Professur am Institut für Geowissenschaften an der Uni Kiel angetreten hat. „Die Kenntnis der Umweltbedingungen, wie die Temperatur des Ozeanwassers, die zu einem signifikanten Schmelzen des Eisschildes in vergangenen warmen Intervallen geführt haben, wird Klima- und Eisschildmodellierern helfen, Vorhersagen über das zukünftige Schmelzen zu verbessern“, so Kulhanek.

Auch die Universität Bremen sowie die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) in Hannover werden wissenschaftlich und logistisch eingebunden sein.

1200 Kilometer über das Ross-Schelfeis, einen Kilometer durch Eis, Wasser und Sedimente

In den kommenden drei Jahren sind mehrere Feldkampagnen in der Antarktis geplant. Derzeit sind SWAIS 2C-Vorbereitungsteams von der Scott Base zu einer 1200 km langen Überquerung des Ross-Schelfeis zur Siple Coast unterwegs. Dort trifft das Landeis auf den Ozean und beginnt zu schwimmen. Sobald das Bohrcamp eingerichtet ist, wird ein Wissenschaftsteam dazu stoßen und vor Ort bis Februar arbeiten.

Noch nie wurde in den antarktischen Meeresboden an einem Ort gebohrt, der so weit entfernt von Forschungsstationen und gleichzeitig so nahe am Zentrum des westantarktischen Eisschildes liegt. Ingenieure am Antarctic Research Center der Victoria University of Wellington haben vier Jahre damit verbracht, die weltweit erste Technologie zu entwickeln, die in der Lage ist, mit heißem Wasser durch rund 800 Meter dickes Eis zu bohren, bevor Sedimentproben aus bis zu 200 Meter unterhalb des Meeresbodens entnommen werden können.

Warum ist die Antarktis so wichtig?

Sedimente könnten uns helfen zu verstehen, wie viel Eis in der Antarktis geschmolzen ist, als das Weltklima wärmer war als heute. Dieses Wissen wird der Wissenschaft helfen, genauer vorherzusagen, was in der Zukunft passieren könnte, wenn globale Temperaturen auf ihrem aktuellen Weg in Richtung 2,7°C über dem vorindustriellen Niveau ansteigen. Dies ist wichtig zu wissen, da die Eisschmelze der Antarktis den Meeresspiegel um den gesamten Globus anhebt. Der westantarktische Eisschild gilt als anfällig für den Klimawandel, denn ein Großteil des Eises, das Tausende von Metern unterhalb des Meeresspiegels aufliegt, ist dem sich erwärmenden Südozean ausgesetzt.

Das internationale Interesse am SWAIS 2C-Projekt unterstreicht die Erkenntnis mehrerer Nationen und wissenschaftlicher Fördereinrichtungen, dass das Verständnis über die Zukunft des Westantarktischen Eisschildes derzeit eine der größten Unsicherheiten bei der Vorhersage des zukünftigen Meeresspiegelanstiegs bleibt. Gleichzeitig wird durch dieses Großprojekt demonstriert, wie wissenschaftlicher Erkenntnisgewinn nur durch starke internationale Kooperationen erreicht werden kann.

Weitere Informationen:

Über Kiel Marine Science (KMS)

Kiel Marine Science (KMS), das Zentrum für interdisziplinäre Meereswissenschaften an der CAU widmet sich der interdisziplinären Erforschung der Meere an der Schnittstelle von Mensch und Ozean. Dabei bündeln die Forschenden ihre Expertise aus unterschiedlichen natur- und gesellschaftswissenschaftlichen Disziplinen und untersuchen die Risiken und Chancen, die das Meer für den Menschen bereithält und bilden die nächste Generation fachübergreifend aus. Gemeinsam mit Akteuren außerhalb der Wissenschaft arbeiten sie weltweit und transdisziplinär an Lösungen für eine nachhaltige Nutzung und den Schutz des Ozeans.

Zu Kiel Marine Science

Nach Pressemitteilung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel