Optimierte Klimaprognosen durch genauere Analyse der Vergangenheit

Damit der Klimawandel und seine Auswirkung auf die Zukunft genauer bestimmt werden können, müssen extreme Veränderungen in der Vergangenheit verstanden und untersucht werden. Für diese Grundlagenforschung in den Geowissenschaften wird es drei neue Großgeräte an der Christian-Albrechts-Universität (CAU) geben:

einen XRF-Sedimentkern Scanner für das Institut für Geowissenschaften und zwei Massenspektrometer für das Leibniz-Labor für Altersbestimmung und Isotopenforschung. Die Anschaffungen in Höhe von über einer Million Euro stärken vor allem die Forschungsplattform „Tracer und Isotopenanalyse“ des Kieler Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“, die allen beteiligten Wissenschaftlern zuarbeitet. Untersuchungen, die vorher vor allem im Ausland über Forschungskooperationen durchgeführt wurden, können nun an der Uni selbst angegangen werden. Dadurch ergeben sich für die Kieler Forscher Kooperationsmöglichkeiten mit Forschungseinrichtungen in ganz Europa. Bis Ende des Jahres werden die Geräte stehen, die eigens für die Kieler Uni gebaut werden. Mitte 2008 sollen sie dann eingemessen und für die Forschung einsatzbereit sein.

Mit den Geräten können die unterschiedlichen Klimasysteme der Kontinente und Ozeane effektiver miteinander verglichen werden. Dabei interessiert vor allem die Wechselwirkung zwischen Ozean und Landniederschlag. Durch Niederschlag wird ständig Landmaterial im Ozean eingeschwemmt, das sich dort – je nach Stärke des Niederschlags weniger oder mehr – ablagert. Zu diesen Untersuchungen werden bis zu 60 Meter lange Bohrkerne aus den Flussdeltas entnommen und von den Geräten auf ihre chemischen Bestandteile untersucht. Durch das Schwemmmaterial vom Land vermischen sich Informationen über Land- und Ozeanbedingungen. Die drei neuen Geräte an der Kieler Universität geben von verschiedenen Seiten Aufschluss über die klimatischen Verhältnisse, da jedes der Geräte auf bestimmte Bestandteile in der Probe spezialisiert ist. Mit bisherigen Messmethoden war es nur möglich, Erkenntnisse des Klimas in der Vergangenheit oftmals nur auf einige 100 Jahre genau zu erforschen. Mit den neuen Geräten können diese Analysen durch feinere Messverfahren weit genauer ausfallen, sogar auf Jahrzehnte genau. Extreme Klimaumschwünge in der Vergangenheit können also stärker eingegrenzt werden, ihr Anfangs- und Endpunkt, und auch Auslöser können dadurch besser ausgemacht werden.

„Wenn wir möglichst detaillierte Informationen über das Klima der vergangenen Jahrhunderte und Jahrtausende sammeln, dann können wir mit diesen Ergebnissen die Simulationsmodelle, mit denen wir Prognosen für die Zukunft erstellen, testen und optimieren“, so Professor Ralph Schneider. Denn Modelle, die extreme Zustände in der Vergangenheit selbstständig errechnen, sollten auch komplexe Zukunftsmodelle erstellen können. Die Genauigkeit der Geräte und auch der Standortvorteil in den eigenen Laboren ermöglichen zusätzlich einen hohen Durchsatz an neuen Proben und Untersuchungen.

Der XRF-Sedimentkern Scanner wird anhand der Röntgenfluoreszenzanalyse das Sediment nach seinen mineralischen Bestandteilen analysieren. Der Vorteil dieses Gerätes ist, dass der Sedimentkern, also das „Archiv“ der Wissenschaftler, nicht für die Untersuchung aufgebrochen und somit zerstört werden muss. Der Scanner fährt wie ein Röntgengerät über die Probe und ermittelt die Daten. Das etwa drei Meter lange, voll ummantelte Gerät wird am Institut für Geowissenschaften untergebracht. Finanziert ist es zur Hälfte aus Landesmitteln, die andere Hälfte wird aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) kommen.

Die zwei neuen Massenspektrometer werden zur Erweiterung der analytischen Ausstattung der Uni Kiel vom Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ finanziert. Sie analysieren die Isotopenzusammensetzung der Karbonate beziehungsweise die organischen Komponenten der Bohrkerne. Eines der Geräte erweitert den Bereich eines bereits vorhandenen Massenspektrometers im Leibniz-Labor der Uni Kiel, das zur Analyse von Kalkschalen in den Sedimentkernen verwendet wird. Diese Messungen liefern vor allem Ergebnisse zu den ozeanographischen und klimatischen Bedingungen der Vergangenheit, festgehalten in der isotopischen Zusammensetzung der Karbonate des maritimen Planktons und der Foraminiferen (fossile, schalentragende Amöben). Das zweite Gerät bestimmt organische Reste sowohl der marinen Biomasse als auch der terrestrischen Vegetation, also vorhandenes Pflanzenmaterial und seine isotopische Zusammensetzung. Aus den Analysen ergeben sich Hinweise zum Klima zur Zeit der Ablagerungen. Durch die Untersuchungen bekommt man Antworten auf Fragen wie: Wie warm war es, und wie viel Niederschlag gab es.

Die Klimaforschung ist auch ein Bestandteil im Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“. Dort forschen rund 120 Wissenschaftlern aus 26 Instituten der Christian-Albrechts-Universität, dem Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), dem Institut für Weltwirtschaft (IfW) und der Muthesius Kunsthochschule. Ziele des Exzellenzclusters sind, den Ozeanwandel weiter zu erforschen, um so ein weltweites Management der Ozeane und mariner Ressourcen zu entwickeln.

Kontakt:

Professor Ralph Schneider
Institut für Geologie – Paläoozeanographie und Marine Paläoklimaforschung
Tel. 0431/880-1457, Fax: 0431/880-4376
E-Mail: schneider@gpi.uni-kiel.de
Dr. Nils Andersen und Professor Pieter M. Grootes
Leibniz-Labor für Altersbestimmung und Isotopenforschung (Sektion Physik)
Tel. 0431/880-7402, Fax: 0431 880-7401
E-Mail: nandersen@leibniz.uni-kiel.de, pgrootes@leibniz.uni-kiel.de