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Steigende Kohlenstoffdioxid-Mengen verursachten polare Erwärmung

03.07.2018
Margot Cramwinckel, Erstautorin der Studie, im Bremer IODP-Bohrkernlager. Foto: Carlijne Wijngaarden
Margot Cramwinckel, Erstautorin der Studie, im Bremer IODP-Bohrkernlager. Foto: Carlijne Wijngaarden

Geowissenschaftlerinnen und -wissenschaftler haben zum ersten Mal gezeigt, dass sich die Polargebiete der Erde, auch wenn sie eisfrei waren, durch steigende CO2-Konzentrationen viel stärker erwärmen. Ein internationales Team, zu dem auch Dr. Ursula Röhl vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen gehört, hat für eine Studie die Ozeantemperaturen im Eozän, einer geologischen Zeitspanne von 56 bis 34 Millionen Jahren, rekonstruiert. Zu dieser Zeit waren beide Pole der Erde nicht von Eis und Schnee bedeckt. Die Studie zeigt, dass die Konzentration des atmosphärischen CO2 die wechselnden Temperaturen des gesamten Planeten bestimmt hat, und dass sich die Temperaturen in den Polarregionen stärker verändert haben als in den Tropen. Die Ergebnisse hat die Fachzeitschrift Nature jetzt veröffentlicht.

In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Arktis im Vergleich zum Rest der Welt fast doppelt so schnell erwärmt. Grund dafür ist, dass die globalen Treibhausgaskonzentrationen weiter zugenommen haben. Eine wichtige Ursache für die höhere Erwärmungsrate in der Arktis ist das Schmelzen von Eis und Schnee: Dadurch werden dunklere Oberflächen freigelegt, die sich dann schneller erwärmen. Diese polare Verstärkung des Klimawandels hat jedoch noch weitere Ursachen, die bei Vorhandensein von Schnee und Eis an den Polen schwer zu untersuchen oder zu quantifizieren waren.

Bisher vorliegende Temperaturdaten für die hohen Breiten belegen, dass die Eozän-Epoche das wärmste Zeitintervall der vergangenen 66 Millionen Jahre umfasst. „Dabei ist die eozäne polare Wärme inzwischen etabliert, jedoch fehlten bisher hochqualitative Temperaturrekonstruktionen für den tropischen Bereich“, sagt Dr. Ursula Röhl vom MARUM, Mitautorin des Fachartikels. „Diese sind von entscheidender Bedeutung um die Entwicklung von Schlüsselparametern wie Temperaturänderungen und polare Verstärkung zu quantifizieren.“

Dafür hat das Team eine geologische Epoche untersucht, in der die Pole noch nicht mit Eis bedeckt waren. Zu Beginn dieser Periode waren die polaren Temperaturen subtropisch, kühlten sich aber im Laufe von Millionen von Jahren allmählich ab und führten schließlich zum Eisschildwachstum in der Antarktis.

Basis für die Veröffentlichung ist die Untersuchung eines Sedimentkerns aus dem Atlantik. Er wurde im Rahmen des Internationalen Ozeanbohrprogramms IODP (damals ODP, Leg 159) 1995 vor der Küste Ghanas im östlichen äquatorialen Atlantik erbohrt.

Das Team hat für die Studie die Geschichte des Temperaturverlaufs an der Meeresoberfläche rekonstruiert. Dabei wurde das sogenannte TEX86-Paläothermometer, angewendet. Es zeigt an, wie sich Membranlipide von marinen Archaeen abhängig von der Temperatur verteilen. Wichtig dafür ist es, geeignete Sedimentbohrkerne dafür auszuwählen, also Bohrkerne, die genügend organische Substanz enthalten. Verfeinert wurden die Altersmodelle durch Sedimentkernscans am MARUM.

Wenige bereits vorhandene Daten wurden mit den neuen Daten zu einer 26 Millionen Jahre langen Abfolge kombiniert. Dabei zeigte sich, dass tropische und Tiefsee-Temperaturen sich unter dem Einfluss von langzeitlichen Klimatrends und kurzzeitigen Ereignissen gleichförmig ändern. „Diese Beobachtung passt zu der Annahme, dass die Temperaturänderungen durch Treibhausgase angetrieben wurden und nicht, wie früher vermutet, durch Änderung in der Ozeanzirkulation. Darüber hinaus besteht eine starke, lineare Beziehung zwischen tropischen und Tiefsee-Temperaturen, was auf einen konstanten polaren Verstärkungsfaktor während des generell eisfreien Eozäns hinweist“, so Ursula Röhl.

 

Originalveröffentlichung:

Margot J. Cramwinckel, Matthew Huber, Ilja J. Kocken, Claudia Agnini, Peter K. Bijl, Steven M. Bohaty, Joost Frieling, Aaron Goldner, Frederik J. Hilgen, Elizabeth L. Kip, Francien Peterse, Robin van der Ploeg, Ursula Röhl , Stefan Schouten, Appy Sluijs: Synchronous tropical and polar temperature evolution in the Eocene. Nature, 2018. DOI: 10.1038/s41586-018-0272-2

Kontakt:
Dr. Ursula Röhl
Telefon: 0421 218 65560
E-Mail: [Bitte aktivieren Sie Javascript]

Ulrike Prange
MARUM Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon: 0421 218 65540
E-Mail: [Bitte aktivieren Sie Javascript]

 

Nahaufnahme des untersuchten Sedimentkerns: Er besteht aus Porzellanit mit verfestigtem Kalkschlamm und einem Tonanteil, zu sehen sind außerdem Spurenfossilien. Foto: Margot Cramwinckel
Nahaufnahme des untersuchten Sedimentkerns: Er besteht aus Porzellanit mit verfestigtem Kalkschlamm und einem Tonanteil, zu sehen sind außerdem Spurenfossilien. Foto: Margot Cramwinckel