Klima in der Eiszeit: Der Norden und der Süden beeinflussten sich gegenseitig

Während der letzten Eiszeit gab es eine Serie von abrupten Temperatursprüngen, wie Eisbohrkerne aus Grönland und der Antarktis belegen. Die Temperaturen änderten sich aber auf der Nord- und der Südhalbkugel völlig gegensätzlich: So hat sich die Antarktis in der Zeit vor 55?000 bis 20?000 Jahren jeweils mehrmals erwärmt, während es in Grönland kalt war. Die Kopplung kann durch die Wirkung der Ozeanströmungen erklärt werden: Wenn weniger warmes Wasser vom Südozean in den Nordatlantik strömte, war es im Norden kalt. Im Gegensatz dazu begann sich die Antarktis abzukühlen, wenn in Warmphasen im Norden mehr warmes Wasser in den Nordatlantik strömte.

Als Ursache für diese sogenannte Nord-Süd-Klimaschaukel wird das mehrfache Abschmelzen von Eisbergen im Nordatlantik vermutet, das die Ozeanzirkulation stört. Durch die Zufuhr grosser Schmelzwassermengen verringerte sich der Salzgehalt an der Meeresoberfläche. Das dadurch leichtere Wasser konnte nicht mehr absinken und Platz für das nachströmende warme Golfstromwasser machen, das sich im darauf weiter südlich staute. Die Folge: erneute Abkühlung im Norden, Erwärmung im Süden. Diese lange vermutete Verbindung zwischen den Hemisphären über die sogenannte Nord-Süd-Klimaschaukel wurde nun durch die Klimaaufzeichnungen aus Eisbohrkernen bestätigt. Sogar kurze und kleine Temperaturvariationen im Süden waren über Änderungen der Ozeanzirkulation mit raschen Temperaturänderungen der Nordhemisphäre verbunden.

Erstmals Aufzeichnungen von Norden und Süden direkt verglichen

Es gelang den Wissenschaftlern des EPICA-Projekts („European Project for Ice Coring in Antarctica“) erstmals, Klimaaufzeichungen aus der Antarktis und aus Grönland mit hoher Genauigkeit zu synchronisieren. Zur Synchronisation verwendeten sie globale Änderungen der Methankonzentration, welche in den eingeschlossenen Luftblasen in den Eiskernen archiviert sind. Die Messungen wurden am neuen EPICA-Eisbohrkern durchgeführt, welcher in Dronning Maud Land, auf der dem Atlantik zugewandten Seite der Antarktis, erbohrt wurde. Wegen der hohen Niederschlagsrate erreicht dieser Bohrkern eine Klimazeitreihe mit höherer zeitlicher Auflösung als dies frühere Eisbohrkerne vom Ostantarktischen Plateau erlaubt haben. Dies war die Voraussetzung für eine präzise Synchronisation des Dronning Maud Land Eisbohrkerns mit seinem Grönländischen Gegenstück, dem Bohrkern aus dem NGRIP-Projekt („North Greenland Ice core Project“).

Basierend auf der gemeinsamen Zeitskala können die Forscher nun die rekonstruierten Verläufe der Temperatur zwischen Grönland und der Antarktis direkt vergleichen. Dieser Vergleich zeigt, dass die Nord-Süd-Klimaschaukel, eine Hypothese welche 1998 an der Universität Bern entwickelt wurde, ein Prozess ist, der während der gesamten letzten Eiszeit und möglicherweise darüber hinaus aktiv war. Gemäss Prof. Thomas Stocker von der Abteilung Klima- und Umweltphysik der Universität Bern ist es „erstaunlich, wie systematisch dieser Prozess auch für kleine Temperaturänderungen in der Antarktis wirksam ist“. Je länger die Kaltperiode im Nordatlantik dauerte, desto grösser war die Erwärmung in der Antarktis. „Dies war eine zentrale Voraussage der Berner Klimaschaukel-Hypothese, die mit den neuesten Daten bestätigt werden konnte“, erklärt sein Kollege Prof. Thomas Blunier. Die Rolle der Ozeanströme bei der Klimaerwärmung und der Umverteilung von Wärme werden wohl in Modellsimulationen für eine zukünftige Klimaerwärmung einfliessen.

Zusammenarbeit seit zehn Jahren

Die aktuelle Studie, welche in der Zeitschrift „Nature“ publiziert wird, basiert auf der Arbeit von Wissenschaftlern aus 10 Europäischen Nationen, welche seit 1996 in EPICA zusammengeschlossen sind (Belgien, Dänemark, Frankreich, Deutschland, England, Italien, die Niederlande, Norwegen, Schweden und die Schweiz), und ihrem Fachwissen in der Eisbohrkernforschung und Glaziologie. Der Schweizer Partner in EPICA ist die Abteilung für Klima- und Umweltphysik der Universität Bern. Die Arbeit dieser Abteilung nimmt in der vorliegenden Studie eine Schlüsselposition ein: Die Schlussfolgerungen basieren auf den detaillierten Messungen der Methankonzentration in Grönland und der Antarktis. Weiter hat die Universität Bern zur erfolgreichen Feldkampagne in Dronning Maud Land beigetragen.

EPICA wird koordiniert durch die „European Science Foundation“ (ESF) und finanziert durch die Forschungsförderungsinstitutionen der teilnehmenden Nationen und der Europäischen Union.