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Wissen & Umwelt

Pflanzenspuren im Arktischen Eis

In der Arktis war es während der letzten 3 Millionen Jahre zeitweise wesentlich wärmer als heute. Das belegt ein Sedimentkern aus Sibirien. Der Kölner Forscher Martin Melles hat die Bohroperation geleitet.

Prof. Martin Melles, Universität Köln, bei der Forschungsarbeit in Sibirien.

Prof. Martin Melles Universität Köln

Deutsche Welle: Herr Melles, was genau haben Sie herausgefunden?

Martin Melles: Zunächst einmal das, was wir auch erwartet haben: Die Arktis hat auf die Warm- und Kaltzeitzyklen, die wir in den letzten Millionen Jahren hatten, reagiert. Die große Überraschung war, dass auf diese normalen Warm- und Kaltzeitzyklen aufgesetzt es unregelmäßige Zeiten gibt, in denen die Warmzeiten außergewöhnlich heiß gewesen sind: vier oder fünf Grad wärmer und wesentlich feuchter als die Warmzeit, in der wir heute leben.

Der grönländische Eisschild kann dann eigentlich nicht existiert haben oder muss zumindest wesentlich kleiner gewesen sein. Und auch das Meereis, das wir heute noch auf dem arktischen Ozean haben, dürfte in der Form nicht existiert haben. Der Meeresspiegel muss wesentlich höher gewesen sein. Wenn wir das ganze Eis in Grönland wegnehmen würden, stecken darin etwa sieben Meter globaler Meeresspiegel - das ist ungefähr die Größenordnung, die damals vorgeherrscht haben muss.

Wir haben heute an dem See, in dem wir gebohrt haben, eine Tundra; die höchsten Gewächse sind vielleicht 20 cm hohe Strauchweiden. Zur Zeit dieser Superwarmzeiten hatten wir dort hingegen dichte Wälder, die Taiga, die heute viele 100 Kilometer weiter südlich auftritt.

Der Bohrplatz des Elgygytygn Bohrprojektes. (Foto: Olaf Juschus, Eberswalde Universität für nachhaltige Entwicklung/ Elgygytygn Drilling Project)

Heute mit Eis bedeckt - früher wuchs auf dem Bohrplatz ein dichter Wald

Welche Erklärung gibt es für diese "Superwarmzeiten"?

Wir haben zunächst mit einem Klimamodell berechnet, ob wir diese warmen Temperaturen mit den bekannten Antriebsmechanismen für diese Warmzeit-, Kaltzeitwechsel erklären können. Dazu gehört beispielsweise das Kreisen der Erde um die Sonne oder die natürlichen Schwankungen, die die Treibhausgase auch ohne den Einfluss des Menschen in der Erdgeschichte hatten. Aber diese beiden bekannten Größen können das nicht erklären.

Wir brauchen also einen zusätzlichen Impuls, der die Arktis ungewöhnlich warm gemacht haben muss. Ein solcher Impuls kann aus der Antarktis kommen. In der Antarktis ist vor einigen Jahren ein Sedimentkern gebohrt worden, der zeigt, dass in dem gleichen Zeitfenster, das wir beleuchten, ein großer Teil der Antarktis in einzelnen Warmphasen entgletschert gewesen ist. Und die Zeiten, in denen das westantarktische Eisschild abgeschmolzen ist, stimmen mit den Zeiten überein, in denen wir in Sibirien diese extremen warmen Zeiten konstruiert haben.

Wie haben Sie diese Informationen eigentlich zu Tage gefördert?

Im äußersten Nordosten von Sibirien gibt es einen See, der mit 3,6 Millionen Jahren außergewöhnlich alt ist. Er ist durch einen Meteoriteneinschlag entstanden und liegt in einem Gebiet, das in den Kaltzeiten der jüngeren Erdgeschichte nicht vergletschert wurde. Die Sedimente liegen dort also ungestört und wenn man sie erbohrt, kann man diese Sedimente wie ein Buch lesen und aus der Zusammensetzung die Klima- und Umweltgeschichte rekonstruieren. Ein ganz einfaches Beispiel sind die Pollen und Sporen im Schlamm. Sie sind Zeugen dafür, welche Vegetation es dort um den See herum gegeben hat. Und da wir wissen, welchen Toleranzbereich verschiedene Pflanzen bezüglich Temperatur und Niederschlag haben, können wir berechnen, wie warm es war, wie viel Regen oder Schnee damals gefallen ist .

Forscher bereiten Sedimentbohrkerne für die Analyse vor (Foto: Volker Wennrich, Universität Köln/ Elgygytygn Drilling Project)

Forscher in Köln bearbeiten die Sedimentbohrkerne

Was bedeuten denn diese Funde für die Klimaforschung und für die Projektionen des Klimawandels in der Zukunft?

Die Situation auf der Nordhalbkugel ist vermutlich nicht so unabhängig von den Veränderungen in der Antarktis, wie wir es bisher geglaubt haben. Wir haben jetzt das erste Mal diese Wechselwirkung zwischen Nord- und Südpol herausgefunden - und diese Wechselwirkung müsste eigentlich für zukünftige Klimaprognosen berücksichtigt werden - insbesondere vor dem Hintergrund, dass es heute sehr deutliche Anzeichen dafür gibt, dass das westantarktische Inlandeis sich sehr rasch zurückzieht. Dieser Prozess könnte sich in den nächsten Jahren und Jahrzehnten noch beschleunigen. Dann hätten wir in der geologischen Geschichte, die wir untersucht haben, einen Modellfall für das, was wir möglicherweise in Zukunft bekommen könnten.

In der Arktis war es in der Vergangenheit also auch ohne den menschlichen Treibhausgasausstoß viel wärmer als heute. Ist der Mensch also doch nicht für die globale Erwärmung verantwortlich?

Ich denke, dass der Einfluss der menschlichen Aktivitäten, also insbesondere der Freisetzung von Treibhausgasen, heute von seriösen Wissenschaftlern nicht mehr angezweifelt wird. Für einen Geologen ist aber auch offensichtlich, dass wir keine gleich bleibenden Bedingungen auf unserem Planeten haben. Es gibt ständig Veränderungen, die hat es in der Vergangenheit auch gegeben. Man muss sie gut kennen, um diese natürlichen Schwankungen in Verbindung zu setzen mit denen, die durch uns Menschen verursacht sind. Die Summe aus beiden ist das, was wir in Zukunft zu erwarten haben.

Sedimentbohrkerne legen Klima-Perioden offen

Sedimentbohrkerne legen Klima-Perioden offen

Wenn die Arktis in der Vergangenheit aber bereits Warmzeiten überlebt hat, dann heißt das doch: Es ist nicht so dringend, eine weitere Erderwärmung zu vermeiden. Oder?

Für die Situation in vielen Gebieten der Arktis wäre so ein Klimawandel durchaus nicht für jeden Betroffenen schlecht. Man würde das Gebiet infrastrukturell nutzen können, also Forstwirtschaft betreiben können. Das heißt aber nicht, dass der Klimawandel grundsätzlich positiv ist: In vielen anderen Teilen der Erde, auf die sich dieser Wandel auch auswirken würde, kann es zu erheblichen Verschlechterungen kommen. Ich denke da insbesondere an den Meeresspiegel: Wenn der westantarktische Eisschild und der grönländische Eisschild abschmelzen, dann reden wir von insgesamt 12 Meter höherem Meeresspiegel. Da werden auch unsere Deiche in Hamburg nicht reichen.

Professor Martin Melles ist Professor an der Universität Köln, Institut für Geologie und Mineralogie. Die Bohroperation fand im Jahr 2009 statt. Die Ergebnisse wurden nach detaillierter Analyse der Bohrkerne im Juni 2012 in der Fachzeitschrift "Science" veröffentlicht.

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