Der Staub, der aus der Kälte kam

Während der Eiszeiten in den letzten 800'000 Jahren gelangten grosse Staubmengen aus Patagonien in die Antarktis: Dies haben Wissenschaftler des EPICA-Projekts („European Project for Ice Coring in Antarctica“) mit Berner Beteiligung herausgefunden. Während der Warmzeiten waren die Staubablagerung weit geringer. Bei der Untersuchung eines EPICA-Eisbohrkerns wurde die Temperatur rekonstruiert und mit der Konzentration der Staubpartikel verglichen.

Dabei zeigte sich, dass die Konzentration der Staubpartikel während der Eiszeiten 25mal höher war als während der Warmzeiten. Eine so deutliche kälteabhängige Schwankung der Staubablagerung während der letzten 800'000 Jahre konnte zum ersten Mal dank zeitlich hoch aufgelöster Eisbohrkern-Daten nachgewiesen werden. In anderen Proben wie zum Beispiel Seesediment-Kernen wurden bisher nur kleinere Schwankungen erkannt. Bisherige Klimamodelle gingen daher von geringen Schwankungen des sogenannten Staubflusses aus – was nun von den neuesten EPICA-Erkenntnissen korrigiert wurde.

Je kälter, desto staubiger die Luft

Die Zunahme des Staubflusses während der Eiszeiten lässt auf eine zunehmende Kopplung des antarktischen Klimas mit der gemässigten Klimazone um Patagonien – woher der Staub stammt – schliessen. Je kälter die Temperaturen wurden, desto enger war die Abhängigkeit und desto mehr Staub gelangte von den Landmassen in die Antarktis. In der gemässigten Klimazone um Patagonien herrschen andauernd starke Westwinde – nach dem Breitengrad auch „Brüllende Vierziger genannt. Die Winde werden von den Landmassen kaum gebremst, und über Patagonien tragen sie grosse Mengen von Staub ab, die gegen Südost zur Antarktis transportiert werden.

Wie die Forschenden herausfanden, fallen bei Kälte weniger Staupartikel aus der Atmosphäre: Je kälter und trockener die Luft, desto länger bleiben sie in der Atmosphäre hängen, und desto weiter werden sie von den Winden getragen. Wird die Luft wärmer und feuchter, gelangen sie mit Niederschlag schnell zur Erde oder ins Meer. Daher vermuten die Forschenden, dass das antarktische Klima den Staubfluss verstärkte: Indem während der Eiszeiten der südliche Ozean und der südliche Atlantik teilweise mit Eis bedeckt waren, erhielten die Staubpartikel im Luftstrom über dieser Fläche eine längere „Lebensdauer“ und gelangten in grossen Mengen in die Antarktis.

Der Datensatz des Staubs im EPICA-Eisbohrkern wurde mit dem Berner „CFA System“ (Continuous Flow Analysis) in hoher zeitlicher Auflösung in der Antarktis gemessen. Daneben wurden einzelne Staubproben auch in Grenoble analysiert. Patrik Kaufmann, Klimaphysiker am Berner Institut für Kli-ma- und Umweltphysik, kommentiert die Erkenntnisse wie folgt: „Unsere Daten liefern wichtige Angaben für künftige Klimamodelle zum Staubfluss während Eis- und Warmzeiten.“