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Sedimentkerne: Verborgenes Klimaarchiv belegt arktische Erwärmung

Tief am Grund der arktischen Seen schlummert der Beweis dafür, wie stark der Mensch die Erde bereits verändert hat. Ein großangelegtes Experiment liefert nun eindrückliche Beweise, wie wir den Planeten ins Schwitzen gebracht haben.

Probenentnahme im Sunday Lake in Alaska: Menschlicher Einfluss auf die Erwärmung der Nordpolarregion Zur Großansicht
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Probenentnahme im Sunday Lake in Alaska: Menschlicher Einfluss auf die Erwärmung der Nordpolarregion

Washington - Der moderne Mensch prägt seine Umwelt - mit nachhaltigen und langanhaltenden Folgen für den ganzen Planeten. Weil menschliche Eingriffe die Erde in manchen Bereichen mittlerweile ähnlich stark beeinflussen wie natürliche Phänomene, wollen zahlreiche Forscher sogar ein neues Erdzeitalter einläuten. Vor knapp zehn Jahren schlug der niederländische Nobelpreisträger Paul Crutzen zusammen mit seinem US-Kollegen Eugene Stoermer dafür den Begriff Anthropozän vor. In einem Essay verwiesen sie unter anderem auf das Verschwinden fossiler Brennstoffe, veränderte Stickstoffzyklen und die langfristigen Folgen der menschengemachten Klimaerwärmung.

Eine großangelegte internationale Studie in der Arktis liefert nun einen weiteren Beleg dafür, dass die Erde in genau solch einem neuen Erdzeitalter angekommen ist. Klimadaten aus 2000 Jahren zeigen den menschlichen Einfluss auf die Erwärmung der Nordpolarregion. Die Forscher um Darrell Kaufman von der Northern Arizona University in Flagstaff hatten über mehrere Jahre die Sedimente von 14 arktischen Seen untersucht. Diese konservieren - ähnlich wie die Jahresringe eines Baumes - dauerhaft die Umweltbedingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt.

In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Science" berichten die Wissenschaftler von der Auswertung ihrer Daten. Die Menge von Algen in den verschiedenen Abschnitten der Bohrkerne zeugt zum Beispiel von der Länge der jeweiligen Wachstumsperiode in den arktischen Habitaten. Auch die Dicken der Sedimentschichten sind entscheidend. Sind sie mächtig, spricht das für einen warmen Sommer. Dann führte nämlich ein stärkeres Abschmelzen von arktischen Gletschern zu zusätzlichem Sedimenttransport in die Seen.

Konstante Abkühlung über zwei Jahrtausende

Die Forscher kombinierten die Daten aus den Sedimenten mit bereits bekannten Informationen aus Eisbohrkernen und Jahresringen von Bäumen. Sie konnten zeigen, dass sich die Arktis über die vergangenen 2000 Jahre beinahe konstant abgekühlt hat - und zwar um durchschnittlich etwa 0,2 Grad pro Jahrtausend. Diese Beobachtung erklären die Wissenschaftler mit einem 21.000 Jahre dauernden, von der Sonne bestimmten Zyklus. Störungen der Erdbahn müssten demnach eigentlich dafür sorgen, dass es im hohen Norden auch in den kommenden 4000 Jahren weiterhin langsam kälter wird.

Doch der Mensch hat diesen langfristigen Trend mit seinem Eingreifen mehr als überlagert. Denn seit Beginn des 20. Jahrhunderts gehen die von den Beobachtungen der Forscher abgeleiteten Temperaturwerte steil nach oben. "Unsere Rekonstruktion zeigt, dass die letzten 50 Jahre die wärmsten innerhalb der letzten zwei Jahrtausende waren", sagt Forscher Darrell Kaufman. Derzeit lägen die Temperaturen 1,4 Grad über den langfristig, durch den sonnenbedingten Zyklus zu erwartenden Werten.

Besonders sticht dabei das Jahrzehnt zwischen 1998 und 2008 heraus. Schon länger ist bekannt, dass die globale Erwärmung im hohen Norden besonders stark zuschlägt, unter anderem weil das zurückgehende Eis dafür sorgt, dass weniger einfallende Sonnenenergie direkt wieder ins Weltall zurückgestrahlt wird. Wie stark die Veränderungen in der Arktis den gesamten Planeten beeinflussen, belegt auch eindrücklich ein in dieser Woche vorgestellter Report der Umweltschutzorganisation WWF: Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation, der Meeresströmungen, die durch schmelzendes Süßwassereis durcheinanderkommen, und die Freisetzung von Treibhausgasen aus dem arktischen Permafrost sind nur einige der genannten Probleme.

Klimamodell durch Beobachtungen verifiziert

"Wenn es uns nicht gelingt, die Arktis kaltzuhalten, dann werden Menschen in der gesamten Welt unter den Folgen zu leiden haben", warnte Martin Sommerkorn vom WWF-Arktisprogramm bei der Vorstellung des Berichts. Die Daten aus den arktischen Sedimentkernen belegen nun, dass der hohe Norden in eine neue Phase eingetreten ist. Freilich, die Forscher konnten in ihren Zeitreihen durchaus auch frühere zwischenzeitliche Temperaturanstiege beobachten, zum Beispiel im Mittelalter. Damals nutzten die Wikinger das vorteilhafte Wetter, um das nicht mehr ganz so eisige Grönland zu besiedeln. Doch das Wärmeplus, das die Abenteuer der skandinavischen Handlungsreisenden möglich machte, lag deutlich unter dem der vergangenen Jahrzehnte - also der Zeit, die vom industrialisierten Menschen geprägt wurde.

Die Forscher um Kaufman prüften auch, ob die von ihnen ermittelten Daten mit einem numerischen Klimamodell des National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado übereinstimmten. Dabei zeigte sich, dass das Modell eine ähnliche Entwicklung vorhersagte, wie sie sich in den natürlichen Klimaarchiven belegen ließ. Das bedeute, dass man zusätzliches Vertrauen auch in die Zukunftsprognose der Klimamodelle fassen könne, so die Forscher.

chs

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