Modell eines ehemaligen Eisschildes hilft Einfluss des Klimawandels zu verstehen

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Ein neues Modell des ehemaligen eurasischen Eisschildes rekonstruiert die Entwicklung während der letzten Eiszeit. Dies hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie die heutigen Eisschilde von der Klima- und Ozeanerwärmung beeinflusst werden.

Quelle: Henry Patton

 

Während der letzten Eiszeit, um die 22.000 Jahre vor heute, galt das eurasische Eisschild als die drittgrößte Eismasse der Erde. Zu Hochzeiten gab es eine ganzjährige Eisbedeckung vom heutigen Irland, über Skandinavien bis nach West-Siberien, im russischen Arktis-Gebiet.

Vor um die 37.000 Jahren began das Klima kälter zu werden, was zu dem normalen Prozess der Klimazyklen auf der Erde zählt, die un Zusammenhang mit den Bewegungen der Erde um die Sonne und ihre eigene Achse stehen. In den letzten Millionen Jahren wiederholten sich diese Zyklen alle 100.000 Jahre: 90.000 Jahren Eiszeit folgten etwa 10.000 Jahre zwischeneiszeitliche Warmperioden.

„Das eurasische Eisschild begann sein Leben mit einer Zahl kleiner, isolierter Eiskappen die über Europa und der Arktis verteilt waren. Mit der Zeit und em Kälterwerden des Klimas, wuchs dieses Eis und schloss sich zusammen, um ein zusammenhängendes Eisschild zu bilden. Das Gewicht dieses Eises war genug, um die Erdkruste zu verformen und so dramatische Änderungen an der Küstenlinie zu verursache“, sagt Patton.

Für einen Menschen scheint es ein langsamer Prozess zu sein, aber betrachtet man es aus geologischer Sicht, so passierten die Dinge recht schnell. Innerhalb von 6.000 Jahren waren die einzelnen Eisschilde groß genug, um schnelle Eisströme zu entwickeln und innerhalb von 13.000 Jahren schlossen sie sich zu einer durchgängigen Eismasse zusammen.

„Ganz allein reduzierte sie den weltweiten Meeresspiegel um mehr als 17 Meter. Trotz dieser globalen Einflüsse blieben Versuche, die klimatischen und ozeanischen Treiber dahinter zu verstehen, schlecht erschlossen“, sagt Postdoc Henry Patton vom Centre for Arctic Gas Hydrate, Environment and Climate (CAGE).

Patton und seine Kollegen publizierten vor Kurzem hochauflösende Modelle, welche den Beginn und die Entwicklung des eurasischen Eisschildes zeigen. Diese reichen von den ersten Schritten um die 37.000 Jahre vor heute bis zu der maximalen Ausdehnung, etwa 15.000 Jahre später.

Die Berechnungen sagen, dass während der maximalen Ausdehnung das Eisschild ein Volumen von über 7 Millionen Kubikkilometer aufwies – das ist doppelt so groß wie das Mittelmeer. Die Dicke betrug im Schnitt 1,3 Kilometer.

„Unser Modell erlaubt uns, die Komplexität und auch die Abhängigkeiten eines solch gewaltigen Eisschildes abzuschätzen. Das Klima, das dieses Eis so komplex hat wachsen lassen, unterschied sich signifikant vom Klima, das wir heute erwarten. Das Ganze wird noch komplizierter durch die Tatsache, dass ein Eisschild, das einmal groß genug gewachsen ist, die regionalen Klimamuster um es herum stark beeinflusst.“

Um ein Eisschild wachsen zu lassen, braucht es mehr als nur kalte Temperaturen, es ist auch sehr abhängig von der Menge des Niederschlags. Durch genügend Schneefall kann ein Eisschild schnell an Masse zunehmen. Die Region um Irland, Großbritannien und Norwegen war damals schon eher feuchten, maritimen Verhältnissen ausgesetzt, was für genügend Schneefall sorgte, um das Eisschild schnell wachsen zu lassen.

„Schneefall ist ein Schlüsselfaktor um ein Eisschild wachsen zu lassen. Im Falle des eurasischen Eisschildkomplexes war der Schneefall der Berge Westeuropas entscheidend, dass die vielen Eiskappen sich anfangs anreichern konnten.“

Das eurasische Eisschild hatte einen gewaltigen Einfluss auf das Klima auf kontinentalen Skalen. Da es so viel Niederschlag aufnahm, entstand ein sogenannter Regenschatten-Effekt, der die Gletscher in Westrussland und Sibirien nicht weiter wachsen ließ und die Gebiete so zu einer gefrorenen Einöde machte.

„Als das Eisschild dicker wurde, kam immer weniger Niederschlag bei den Lee-Seiten östlich des Komplexes an. So entstanden Wüsten-Verhältnisse, ähnlich zu dem was wir heute in den Antarktischen Trockentälern sehen“, eklärt Patton.

Die erfolgreiche Rekonstruktion der Entwicklung eines Eisschildes über Jahrtausende hängt stark von der Qualität und Fülle von vorhandenen Beobachtungsdaten ab. Verteilungen von Eiszeitsedimenten, Radiokarbon-Daten und geologische Besonderheiten sind alles Daten, die für solch ein Modell von Bedeutung sind. Das Eis hat Spuren hinterlassen, die gelesen werden wollen, um die Zusammenhänge zu verstehen.

„Vielleicht der wichtigste Fortschritt, der diesem Modell geholfen hat, ist die Quantität und Qualität der geophysikalischen Daten von unterseeischen Gebieten zu denen wir nun Zugang haben. Vor nur 10-15 Jahren hatten wir noch ein sehr eingeschränktes Verständnis davon, was das eurasische Eis auf hoher See gemacht hat, besonders in der Barents- und Karasee.“

Große Teile dieses Eisschildes waren unterhalb des Meeresspiegels geerdet, genau so wie heute in der Westantarktis. Die Abhängigkeit des eurasischen Eisschildes vom Klima und Ozean und wie es die Umgebung beeinflusste ist demzufolge auch sehr wichtig, um die heutigen Eisschilde zu verstehen.

Der nächste Schritt für Patton und seine Kollegen wird es sein den Zusammenbruchs des eurasischen Eisschildes zu modellieren.

„Eine der wichtigsten Fragen die uns heutzutage begegnet ist wie die heutigen Eisschild in Grönland und der Antarktis auf den Klimawandel reagieren. Einfach gesagt, je mehr wir von den Mechanismen verstehen, die Eisschilde in der Vergangenheit zum Zusammenbruch brachten, desto besser werden wir vorhersagen können, was in der Zukunft passieren wird.“

 

Quelle: University of Tromso (Universitetet i Tromsø – UiT). „New reconstruction of an ancient ice sheet.“ ScienceDaily. ScienceDaily, 18 January 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170118082419.htm.

Wissenschaftlicher Artikel: Henry Patton, Alun Hubbard, Karin Andreassen, Monica Winsborrow, Arjen P. Stroeven. The build-up, configuration, and dynamical sensitivity of the Eurasian ice-sheet complex to Late Weichselian climatic and oceanic forcing. Quaternary Science Reviews, 2016; 153: 97 DOI: 10.1016/j.quascirev.2016.10.009

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