Klimawandel Böse Überraschung im Nordpol-Bohrkern

Forscher haben weitere Hinweise dafür gefunden, dass Kohlendioxid die Erdatmosphäre stärker aufheizt als bisher angenommen. Ein Bohrkern aus der Arktis, der 55 Millionen Jahre altes Gestein enthält, brachte eine große - und unangenehme - Überraschung.


Mittelmeerklima am Nordpol? Vor Millionen Jahren sah es vermutlich genau so aus. "Stellen sie sich eine Welt mit dicht gewachsenen Mammutbäumen und Zypressen vor", sagt Mark Pagani, Geologe an der Yale University. Vor 55 Millionen Jahren war es in der Arktis durchschnittlich 23 Grad warm, wie Forscher anhand von Bodenproben tief unter dem Meer herausgefunden haben. Und auch den Hauptgrund für die arktischen Kuscheltemperaturen legen sie im Wissenschaftsmagazin "Nature" dar: Kohlendioxid - das Gas, das die Menschheit heute in nie dagewesenen Mengen in die Luft bläst.

Globale Temperaturen des Jahres 2005: Die Grafik zeigt die Abweichungen im Vergleich zu den Mittelwerten von 1951 bis 1980
NASA

Globale Temperaturen des Jahres 2005: Die Grafik zeigt die Abweichungen im Vergleich zu den Mittelwerten von 1951 bis 1980

Erstmals überhaupt ist es Wissenschaftlern gelungen, direkt am Nordpol Bohrproben vom Meeresboden zu nehmen. Und der 430 Meter lange Bohrkern, den die Arctic Coring Expedition (ACEX) zutage förderte, hatte es in sich: Die Sedimente zeigen, dass die Arktis bereits vor rund 45 Millionen Jahren zugefroren ist. Bisher hatten Forscher angenommen, dies sei vor erst zwei bis drei Millionen Jahren geschehen.

Damit haben die internationalen Teams, die ihre Ergebnisse in drei Studien in der aktuellen "Nature"-Ausgabe beschreiben, offenbar ein altes Rätsel gelöst. Der Rückgang des Kohlendioxids in der Atmosphäre galt bisher als maßgeblich dafür verantwortlich, dass die globalen Temperaturen vor 55 Millionen Jahren dramatisch gesunken sind und unter anderem die Antarktis zufrieren ließen. Im hohen Norden aber schienen andere Regeln zu gelten: Den bisherigen Daten zufolge dauerte es viele Jahrmillionen, bis die Arktis ebenfalls zum Kühlhaus wurde.

Deshalb glaubte man, vor allem regionale Veränderungen seien für die Bildung des antarktischen Eises verantwortlich gewesen - indem sie den Kontinent von warmen Meeresströmungen abschnitten. Der neue Arktis-Bohrkern zeigt nun, dass wohl doch das Kohlendioxid die Hauptrolle spielte - denn jetzt scheint klar, dass es im Norden und Süden zugleich kalt wurde.

"Supertreibhaus" vor 55 Millionen Jahren

Der älteste Teil des Bohrkerns besteht hauptsächlich aus sandigem Lehm und enthält winzige fossile Algen vom Typ Apectodinium. Diese Pflanzen seien typische Marker einer abrupten Erwärmung, berichten die Wissenschaftler. Die Oberflächentemperatur des arktischen Ozeans habe vor 55 Millionen Jahren bei etwa 18 Grad Celsius gelegen und sei in der darauf folgenden Periode, dem sogenannten Paläozän-Eozän-Wärmemaximum, sogar auf etwa 24 Grad gestiegen - deutlich mehr als bislang angenommen.

Anschließend fiel die Wassertemperatur kontinuierlich ab, bis sich das Wasser vor 49 Millionen Jahren auf rund zehn Grad abgekühlt hatte. Der Bereich des Bohrkerns, der aus dieser Zeit stammt, enthält sowohl Süß- als auch Salzwasseralgen und überraschend viele Sporen eines Süßwasserfarns.

Vor 45 Millionen tauchten auch in den Sedimenten am Nordpol verräterische Zeichen auf, schreiben die Forscher: kleine Steine, die mit den Eiszungen vom Land auf das Meer hinaus gewandert sein müssen. Das zeige, dass sich die Eisdecken über dem Nord- und dem Südpol wahrscheinlich doch gleichzeitig gebildet haben.

"Es war das erste Mal, dass wir die Arktis untersucht haben, und das Ergebnis war eine große Überraschung für uns", sagt Kathryn Moran von der University of Rhode Island, Hauptautorin einer der drei Fachartikel. Die Forscher sind nun beunruhigt, dass die derzeit beobachtete Erderwärmung wesentlich stärker ausfallen könnte als bisher angenommen. "Die bisherigen Schätzungen sind wohl eher am unteren Ende einzuordnen", erklärt Appy Sluijs von der Universität Utrecht in den Niederlanden, ein Mitglied der Forscherteams.

Die Ergebnisse der Studie bewiesen, dass eine starke Zunahme von Kohlendioxid in der Atmosphäre globale Klimaerwärmung verursachen könne. Ähnliche Ergebnisse hatte ein anderes Forscherteam erst vergangene Woche veröffentlicht: Auch seinen Studien zufolge muss die Klimawirkung des Kohlendioxids deutlich nach oben korrigiert werden.

Eis spielt die zweite Hauptrolle

Neben dem Kohlendioxid spiele aber auch das Eis der Arktis eine entscheidende Rolle für das globale Klima, sagt Studienleiterin Moran. Der helle Schnee und das Eis reflektieren einen großen Teil des Sonnenlichts. Schmilzt die weiße Pracht dahin, heizt sich die Erde noch schneller auf.

In einem Begleitartikel in "Nature" schreibt Heather Stoll vom Williams College in Williamstown (US-Staat Massachusetts), dass die drei aktuellen Studien dies eindrucksvoll belegten. Denn sie zeigten, dass die Klimagas-Freisetzung die Temperaturen in der damals noch eisfreien Arktis genauso stark habe steigen lassen wie in tropischen Regionen.

Bei Eiszeit-Phasen in der jüngeren Vergangenheit hätten sich die Temperaturen in der Arktis dagegen etwa doppelt so stark verändert wie in den Tropen. Die Schlussfolgerung klingt beängstigend: Die mögliche Veränderung der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre und die globale Erwärmung könnten bereits den Verhältnissen des "Paläozän-Supertreibhauses" entsprechen. "In einer Hinsicht wird die zukünftige Erwärmung aber anders sein", schreibt Stoll. "Im hohen Norden wird sie durch den Rückgang der Schnee- und Eisdecke heftig verstärkt werden."

Einen Anhaltspunkt, wie die Erde ihre Hitzewallung vor 55 Millionen Jahren überwunden haben könnte, haben die Wissenschaftler übrigens auch entdeckt. Sie vermuten, dass sich durch die starke Erwärmung in der Arktis ein Farn ausgebreitet hat, das möglicherweise große Mengen von Kohlenstoffdioxid aufnahm. Allerdings dauerte es etwa 800.000 Jahre, bis die Erde wieder abkühlte.

mbe/AP/ddp



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