Polares Eis - Archiv für das Klima der Vergangenheit und Indikator für die Zukunft

Transkript

1 Polares Eis - Archiv für das Klima der Vergangenheit und Indikator für die Zukunft Hans Oerter Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtzgemeinschaft, Bremerhaven

2 Ein kurzer Blick in eisige Landschaften. Wo und wie bohrt man Eiskerne? Was lernen wir aus den Eiskernen über das Klima der Vergangenheit? Was erwartet uns in der Zukunft? 2

3 Hintereisferner, Ötztaler Alpen 2010 Alpine Gletscher - Indikator für Klimaveränderung foto: hans oerter,

4 Beispiel Vernagtferner/Ötztaler Alpen Postkarte um 1910 Aufnahme September 2010 um 1980 um 1930 Photochromiekarte No , München: Purger & Co. (um 1910) Photo: Hans Oerter, 11. September

5 Grönländisches Inlandeis - Indikator für Klimaveränderung foto: hans oerter,

6 Schmelzen des Grönländischen 1050 km Inlandeises Die Abbildung zeigt die Fläche des Grönländischen Eisschildes auf der, in der Zeit von , Eisschmelze auftrat. Die Fläche wurde aus Satellitenbildern abgeleitet. Zwischen 33 and 55% des gesamten Eismassenverlustes des Grönländischen Eisschildes stammt von der Eismenge, die an der Oberfläche schmilzt und abfließt. Die Fläche mit Eisschmelze nahm zwischen 1979 und 2008 um etwa 30% zu. Die beiden Extremjahre waren 2007, mit der maximalen Flächenausdehnung und 1992, mit der minimalen Ausdehnung. Aus Modellrechnungen und Satellitenbeobachtung ergab sich für 2007, dass die Fläche mit oberflächigem Schmelzen etwa 50% der gesamten Oberfläche des Grönländischen Eisschildes entsprach. Quelle: NSIDC/Steffen et al km 6

7 Arktisches Meereis - Indikator für Klimaveränderung foto: hans oerter,

8 Nordpol + Arktis - Winter Arktis - Sommer Nordpol + 60 N 60 N Quelle: 8

9 Antarktisches Meereis foto: hans oerter 9

10 Meereisausdehnung Antarktis Weddellmeer Südpol + Rossmeer 60 S Antarktis - Winter Antarktis - Sommer Weddellmeer Rossmeer Südpol + 60 S Quelle: 10

11 Die Polarregionen: Arktis und Antarktis 60 N 60 S Nordpol Neumayer-Station Südpol Kohnen-Station Grönland Dome C Bremerhaven Nürnberg Google Earth, 2010 Google Earth, 2010 Meer von Land umgeben Nordpol liegt im Meer Land von Meer umgeben Südpol liegt auf eisbedecktem Kontinent (ca m ü.m.) 11

12 Die Polarregionen: Arktis und Antarktis 60 N 60 S Nordpol Neumayer-Station Südpol Kohnen-Station Grönland Dome C Bremerhaven Nürnberg Google Earth, 2010 oerter 2008 oerter 1990 Google Earth, 2010 Meer von Land umgeben Nordpol liegt im Meer Land von Meer umgeben Südpol liegt auf eisbedecktem Kontinent (ca m ü.m.) 12

13 Wo und wie bohrt man Eiskerne? foto: hans oerter,

14 Ein Eisschild baut sich aus über einander liegenden Jahresschichten auf. fotos: hans oerter 14

15 Schematischer Querschnitt durch einen Eisschild Eismächtigkeit Mittel: 1667 m Maximal: 3080 m Gleichgewichtslinie Schmelzen Ablation Eisberg - kalben Meer Grönland Schneezutrag Inlandeis/ Eisschild typisch für Summit Antarktis Akkumulation Aufsetzlinie Tafeleisberge Schelfeis Mittel: 2078 m Maximal: 4775 m Eismächtigkeit Fels subglaziales Schmelzen Meer km ca km km Eisfließlinie Ablationsgebiet Akkumulationsgebiet grafik: h. oerter,

16 Tiefe Eisbohrkerne in der Antarktis Antarktische Halbinsel Weddellmeer Dyer Pl. B15 Berkner Is. Kohnen EPICA-DML, 2774m, >250 ka Dome F JARE 3029m, >700 ka? European Project for Ice Core Drilling in Antarctica (EPICA) Siple St. Byrd Siple D. Südpol Dome A China, geplant Russia,F, US 3700m, 420 ka Vostok EPICA-DC, 3270m, 790 ka Haupteisscheide der Ostantarktis Taylor D. Dome C Law Dome Rossmeer Talos D. layout: w. rack, h. oerter, AWI 16

17 European Project for Ice Core Dronning-Maud-Land 10 W 0 10 E Kohnen Südpol Drilling in Antarctica (EPICA) 68 S 70 S 72 S 74 S Weddellmeer Bruntschelfeis Riiser- Larsen- Neumayer Ekströmschelfeis Schelfeis Wasa Ritscherflya 1500 Kottas Camp Heimefrontf SANAE III SANAE IV Kirwanv. Jutulstraumen DML Troll H.U.Sverdrupf. Kohnen Amundsenisen Nowolaserewskaja Wegenerisen S 72 S 74 S 76 S Dome C Halley 0 km W 20 W 10 W 0 10 E Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Traversenrouten: Großbritannien Schweden Deutschland Norwegen 17

18 Luftaufnahme der Neumayer-Station III, im Hintergrund die Atka-Bucht. Foto: Ude Cieluch, Alfred-Wegener-Institut,

19 Dronning-Maud-Land 10 W 0 10 E 68 S 70 S 72 S 74 S Weddellmeer Halley Bruntschelfeis Riiser- Larsen- Neumayer Ekströmschelfeis Schelfeis Wasa Ritscherflya 1500 Kottas Camp Heimefrontf SANAE III SANAE IV Kirwanv. Jutulstraumen DML Troll H.U.Sverdrupf. Kohnen Amundsenisen Nowolaserewskaja Wegenerisen km S 72 S 74 S 76 S 30 W 20 W 10 W 0 10 E Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Traversenrouten: Großbritannien Schweden Deutschland Norwegen fotos: hans oerter 19

20 Funk, PC, Messe Küche Sanitärcontainer foto: hans oerter, Schlafräume á 4 Pers. Schneeschmelze Generator Lager Werkstatt Zum Bohren Kohnen-Station 75 S, 0 E, 2882 m 20

21 foto: hans oerter, 2006 Küche Sanitärcontainer 2 Schlafräume á 4 Pers. Generator 21

22 Kohnen Station S, E, 2892 m (WGS84) Bohrzeitraum: Mittlere Jahrestemperatur: C Akkumulationsrate: 64 kg m -2 a -1 Eis-Fließgeschwindigkeit: 0,756 m/a Eisdicke: 2782 ±10m Länge Eiskern: 2774,1 m foto: hans oerter,

23 Antitorque innen: Chips-Kammer Motor & Elektronik Hüllrohr Kernrohr & Bohrkrone Bohrturm foto: hans oerter,

24 foto: hans oerter,

25 Was lernen wir aus den Eiskernen über das Klima der Vergangenheit? 25

26 Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu: Zeugen des Klimawandels der Vergangenheit: Eisbohrkerne Lufttemperatur Gasgehalt in der Atmosphäre Aerosole foto: h. oerter, 1973 δ 18 O, δ 2 H O2 N2O CO2 CH4 Mt. Pinatubo 1991 foto: NOAA 26

27 Das Eislabor am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven Horizontalsäge Line-Scan Längs- und Querschnitte foto: hans oerter, 2002 Auspacken des Kerns Vorbereitung für Line-Scan 27

28 im Eislabor foto: hans oerter,

29 Zeugen des Klimawandels der Vergangenheit: Eisbohrkerne: Probenzuteilung aus dem Eisbohrkern SC 10 mm 33 x 33 mm 15 mm 24 mm 54 mm 44 mm 55 mm Dünnschnitte CFA δ 18 O, δ 2 H 10 Be Archiv Gase, Staub 98mm foto: hans oerter,

30 Zeugen des Klimawandels der Vergangenheit: Eisbohrkerne: Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO 2, CH 4 and D CH 4 (ppbv) D ice ( ) CO 2 (ppmv) Vostok (black) and Dome C (blue) data vor 1850 AD EPICA Dome C data Warm Cold Vostok (black) and Dome C (blue) data Age / kyr BP heute EPICA data are plotted on EDC2, Vostok data on GT4 timescale heute 385 Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome C - CO 2 ), Spahni et al., 2005 (Dome C - CH 4 ), EPICA community members, 2004 ( D) 30

31 Was erwartet uns in der Zukunft? foto: hans oerter,

32 Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre Zeit (Jahre vor 2005) heute Kohlendioxid (ppm) Strahlungsantrieb (W m -2 ) Messung an Luftproben seit 1958 Messung an Eisproben Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( 32

33 Der Blick in die Zukunft Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( Globale Erwärmung an der Erdoberfläche ( C) Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur Mittel konstante Jahr-2000-Konzentrationen 20. Jahrhundert CO2 konstant wie 2000 AD Jahre AD 33

34 Der Blick in die Zukunft Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( Globale Erwärmung an der Erdoberfläche ( C) Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur Mittel konstante Jahr-2000-Konzentrationen 20. Jahrhundert Jahre AD Meeresspiegelanstieg 51cm 38cm 23cm 18cm CO2 konstant wie 2000 AD 34

35 Mögliche Konzentrationen in der Zukunft nach den IPCC AR4 Rechnungen für das Jahr Vergleich mit atmosphärischen Werten von 2008 AD Änderungen des Kohlendioxid- (CO2) und Methangehalts (CH4) während der vergangenen Jahre, gemessen an Antarktischen Eiskernen. CH 4 (ppbv) "!!! %$#! %#!! %"#! %!!! $#! #!! "#!! )!! $!! CO 2 and CH 4 Concentrations Past, Present and Future (!! #!! '!! &!! Age (thousand years before 1950) "!! IPCC AR4 Scenarios for 2100 AD %!! Figure updated from Alverson et al., 2002 see for full citation ppbv ppmv! ~1200 ppmv ~3500 ppbv ##! #!! '#! '!! &#! &!! "#! "!! %#! %!! #!! CO 2 (ppmv) CO2 data is a compilation of the following records: Monnin et al., 2001: Science, 291: Petit et al., 1999: Nature, 399: Pepin et al., 2001: J. Geophysical Res. 106: 31,885-31,892. Raynaud et al., 2005: Nature, 436: Siegenthaler et al., 2005: Science, 310: Luethi et al., 2008: Nature, 453: doi: / nature06949 CH4 data: Loulergue, L., et al., 2008: Nature, 453: Current atmospheric concentrations: the Carbon Dioxide Information Analysis Center ( CO2: Pieter Tans NOAA/ESRL CH4: Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) Quelle: 35

36 Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Was verursacht Meeresspiegelanstieg? Ozean - Ausdehnung durch Erwärmung Gletscher und Eiskappen Grönland Antarktis mm pro Jahr 1.6 ± ± ± ± % 27.5% 7.5% 7.5% Summe: 2.8 mm pro Jahr 28 mm in 10 Jahren Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( 36

37 Jahreszeitliche Veränderung der Meereisbedeckung Arktis Antarktis Max : Min 3 : 1 Max : Min 6 : 1 Mittel Mittel % Quelle: 37

38 Ausdehnung des Meereises in der nördlichen Hemiphäre am Ende des Nord-Sommers (September). Dargestellt sind Ergebnisse von 15 Modellen, wie sie für unterschiedliche Szenarien im IPCC-Bericht 2007 verwendet wurden (punktierte Linien). Der Mittelwert aus den 15 Modellen ist als schwarze durchgezogene Linie dargestellt. Die aus Satellitendaten abgeleiteten Werte zeigt die dicke rote Kurve. Die Abbildung zeigt, dass die Eisfläche um 11,2% pro Dekade abnimmt, eine deutliche stärkere Abnahme als in allen IPCC-Szenarien. Abnahme des arktischen Meereises Am Ende des Sommers 2009 (und 2010) war die mit Meereis bedeckte Fläche in der Arktis zwar größer als in den Jahren 2007 und 2008 mit der bisher beobachteten minimalen Meereis-Ausdehnung. Man muss aber beachten, dass die meereisbedeckte Fläche noch nicht wieder den Status früherer Jahre erreicht hat und, dass die Abnahme der Eisfläche den IPCC- Szenarien um 30 Jahre voraus ist! 30 Jahre Neuere Modellläufe zeigen, dass ein im Sommer fast eisfreies Nordpolarmeer noch vor der Mitte dieses Jahrhunderts erwartet werden kann. Quelle: National Snow and Ice Data Center, University of Colorado at Boulder, USA. Updated from Stroeve et al iii Koç N, Njåstad B, Armstrong R, Corell RW, Jensen DD, Leslie KR, Rivera A, Tandong Y & Winther J-G (eds) Melting snow and ice: a call for action. Centre for Ice, Climate and Ecosystems, Norwegian Polar Institute. 38

39 Die großen Eisschilde der Erde sind ein einzigartiges Klimaarchiv. Das Eis unserer Erde, sowohl Landeis wie Meereis, reagiert sichtbar auf klimatische Änderungen. Klimaveränderungen lassen sich nicht aufhalten, nur verzögern. Klimaänderung ist ein globales Problem. Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe dringend notwendig. 39

40 Abtauchen ist keine Lösung! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit foto: hans oerter,