Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wechselhaftes Klima: Wie Staub das Gesicht der Erde verändert hat

24.01.2014
Fachmagazin Science veröffentlicht Ergebnisse einer Polarstern-Expedition in den weitgehend unerforschten Südpazifik

Im Frühjahr 2010 kehrte der Forschungseisbrecher Polarstern mit einem wissenschaftlichen Schatz aus dem Südpazifik zurück: Meeressedimente aus einem bislang kaum erforschten Teil des Südpolarmeeres.


Eine Staubfahne weht von Australien aus in Richtung Südwestpazifik (Tasmanische See). Die meisten staubhaltigen Stürme reichen heute nicht über die Südostspitze Neuseelands hinaus in den Südozean. Aktuelle Sedimentdaten zeigen jedoch, dass der Staubeintrag in den pazifischen Teil des Südozeans in verganenen Eiszeiten wesentlich höher war. Graphik: Verändert NASA Visible Earth (http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=69212)

Was für Laien aussieht wie unscheinbarer Schlamm ist für Erdgeschichtsforscher ein wertvolles Archiv, aus dem sie in mehrjährigen Analysen die Klimageschichte der Polargebiete rekonstruieren. Die wiederum ist für das Verständnis der globalen Klimaentwicklung von entscheidender Bedeutung.

Mit Hilfe der einmaligen Sedimentkerne aus dem Südozean gelang nun erstmals der lückenlose Nachweis, dass Staub den natürlichen Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten auf der Südhalbkugel maßgeblich mitbestimmt hat. Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Bremerhavener Alfred-Wegener-Institutes konnte belegen, dass Staubeinträge dort während aller Eiszeiten der letzten eine Million Jahre um das zwei- bis dreifache höher waren als in warmen Phasen der Klimageschichte.

„Hohe großflächige Staubeinträge können vor allem aus zwei Gründen klimawirksam sein“, erläutert Dr. Frank Lamy, Geowissenschaftler am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, den Befund. „Mit Staub können für das Leben essentielle Spurenstoffe wie das Eisen in den Ozean eingetragen werden. Dadurch kurbelt er die biologische Produktion an und erhöht die Fähigkeit des Meeres Kohlenstoff zu binden. Im Ergebnis wird der Atmosphäre das Treibhausgas Kohlendioxid entzogen. In der Atmosphäre selbst reflektiert Staub die Sonneneinstrahlung und reduziert schon allein dadurch den Wärmeeintrag in das System Erde. Beide Effekte führen dazu, dass die Erde abkühlt.“

Lamy ist Hauptautor der Studie, die am 24. Januar 2014 in der renommierten Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht wird. Beteiligt waren u.a. die Geochemikerin Gisela Winckler vom US-amerikanischen Lamont-Doherty Earth Observatory und das Bremer Zentrum für Marine Umweltwissenschaften MARUM.

Vermutet wurde der Einfluss von Staubeinträgen auf den Wechsel von Kalt- und Warmzeiten schon länger. Klimaforscher hatten sowohl in antarktischen Eiskernen als auch in Sedimentkernen aus dem atlantischen Teil des Südozeans immer dann besonders hohe eisenhaltige Staubanteile gefunden, wenn die Erde in einer Eiszeit steckte. Aus dem mit 50 Prozent größten Teil des Südozeans, dem pazifischen Sektor, lagen bisher aber keine Daten vor. „Diese zentrale Lücke konnten wir nun schließen“, hebt Lamy die Bedeutung der neuen Studie hervor. „Mit dem Ergebnis, dass wir im Südpazifik die gleichen Muster finden wie in Kernen aus dem Südatlantik und dem Eis der Antarktis. Die erhöhten Staubeinträge waren in Kaltzeiten auf der Südhalbkugel also ein erdumspannendes Phänomen. Sie müssen nun bei der Bewertung der komplexen Mechanismen, die natürliche Klimaänderungen steuern, anders berücksichtigt werden.“

Was in Lamys Worten schon fast beiläufig klingt, hat für die Forschung erhebliche Relevanz. Denn bisher waren viele Wissenschaftler davon überzeugt, dass Staubeinträge im pazifischen Raum auch während der Eiszeiten nicht höher sein konnten als in wärmeren Perioden des Erdklimas. Woher sollten größere Staubmengen in diesem Bereich der Weltmeere kommen? Bisher wurde vor allem Südpatagonien als erdgeschichtliche Staubquelle vermutet, das als einzige Landmasse wie ein riesiger Finger in den Südlichen Ozean hineinragt. Wegen der in diesem Teil der Welt vorherrschenden Westwinde werden Staubpartikel in der Luft von Südamerika aus aber vorwiegend Richtung Atlantik verdriftet. Daten aus dem Südpazifik standen deshalb schon lange auf der Wunschliste der Wissenschaft.

Für die Forschung hat der pazifische Teil des Südozeans aber trotz moderner Technik noch immer etwas von einer „terra incognita“. Er zählt zu den abgelegensten Bereichen der Weltmeere. „Die Region ist geprägt von extremen Stürmen und einem Seegang, bei dem Wellenhöhen von über zehn Metern nicht selten sind. Wegen der sehr weiten Entfernungen zwischen größeren Häfen ist das Gebiet auch logistisch kompliziert“, beschreibt AWI-Wissenschaftler Dr. Rainer Gersonde, Co-Autor und damals Fahrtleiter der Polarstern-Expedition, die besondere Herausforderung der Forschungsfahrt.10.000 Seemeilen - also 18.500 Kilometer - war die Polarstern in diesem besonders unwirtlichen Teil des Südpolarmeeres unterwegs, um qualitativ hochwertige und ausreichend lange Sedimentkerne ziehen zu können.

Woher aber kamen die historischen Staubfrachten Richtung Südpazifik, und warum gab es die phasenweise erhöhten Einträge überhaupt? Frank Lamy glaubt, dass eine Ursache in der Verlagerung oder Ausdehnung der in dieser Region besonders kräftigen Windbänder in Richtung Äquator liegt. Unter Seeleuten ist der gesamte Südozean mit seiner mächtigen Westwinddrift - den „Roaring Fourties“ und den „Furious Fifties“ - berüchtigt. Er gilt als eine der windreichsten Regionen der Erde. Durch eine Verlagerung oder Ausdehnung dieses kräftigen Westwindgürtels in Richtung Norden, so die These der Wissenschaftler, gerieten ausgedehnte Trockengebiete auf dem australischen Kontinent unter den Einfluss starker Winderosion. Hohe Staubeinträge in den Pazifik waren die Folge – mit den oben bereits geschilderten Konsequenzen. Dazu kam noch Neuseeland als zusätzliche Staubquelle. Die ausgedehnte Vergletscherung der dortigen Gebirge während der Eiszeit hat viel feinkörniges Material bereitgestellt, das durch die Winde weit in den Südpazifik geblasen wurde.

„Durch unsere Untersuchungen steht nun zweifelsfrei fest“, so das Fazit von Frank Lamy, „dass Kaltzeiten auf der Südhalbkugel über einen Zeitraum von einer Million Jahren immer und praktisch überall einhergingen mit niedrigeren Kohlendioxidgehalten in der Atmosphäre und höheren Staubeinträgen aus der Luft. Die Klimageschichte der Erde wurde also auch mit Staub geschrieben.“

Hinweise für Redaktionen:

Bitte beachten Sie die Sperrfrist: Donnerstag, 23.01.2014, 20:00 Uhr MEZ (2:00 p.m. US Eastern Standard Time). Original-Veröffentlichung in “Science”: DOI: 10.1126/science.1245424

Ihre Ansprechpartner am Alfred-Wegener-Institut sind Dr. Frank Lamy (Tel. 0471 4831- 2124 (E-Mail: Frank.Lamy@awi.de) und Ralf Röchert, Abteilung Kommunikation und Medien, Tel. 0471 4831-1680 (E-Mail: medien@awi.de).

Folgen Sie dem Alfred-Wegener-Institut auf Twitter und Facebook. So erhalten Sie alle aktuellen Nachrichten sowie Informationen zu kleinen Alltagsgeschichten aus dem Institutsleben.

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren und hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 18 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Ralf Röchert | idw
Weitere Informationen:
http://www.awi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt
05.12.2016 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Expedition ans Ende der Welt
29.11.2016 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt

05.12.2016 | Geowissenschaften

Frühwarnsignale für Seen halten nicht, was sie versprechen

05.12.2016 | Ökologie Umwelt- Naturschutz