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Wissen aus dem Eis

Was die Erforschung der Antarktis dem Mittel- europäer nützt, erklärt Prof. Ernst Augstein, bis zu seiner Pensionierung 2000 stellvertretender Direktor des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung.

bild der wissenschaft: Sind die heutigen Antarktisforscher noch Abenteurer, Herr Prof. Augstein? Augstein: Salopp gesprochen zählte in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts ein abgefrorener Zeh mehr als etwa die Lösung der hydrodynamischen Grundgleichungen. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Arbeit sehr stark verwissenschaftlicht. So gibt es unter den Modellierern anerkannte Wissenschaftler, die noch nie in der Antarktis waren und dennoch respektable Beiträge zur Polarforschung erbringen. Trotzdem sind mit den Winteraufenthalten an den Forschungsstationen auch immer wieder unvorhergesehene Abenteuer verbunden. Immerhin unterhalten 29 Nationen 44 ganzjährige Stationen. Man kann davon ausgehen, dass pro Station etwa 20 Menschen überwintern. Das heißt, auch im antarktischen Winterhalbjahr leben dort rund 1000 Menschen und stellen sich den Herausforderungen der Natur – unter teils abenteuerlichen Bedingungen. bdw: Was sind die herausragenden Leistungen der jüngeren Antarktisforschung? Augstein: Am spektakulärsten war sicher die Entdeckung des starken Ozonabbaus während des antarktischen Frühjahrs. Diese Arbeiten zeigen überdies, wie wichtig es für die Menschheit sein kann, in abgelegenen Gebieten Observatorien mit genauen physikalischen und chemischen Messungen zu betreiben. Andere weniger auffällige Resultate wie die unvermutete Überwinterungsstrategie des antarktischen Kleinkrebses Krill unter dem weit ausgedehnten Meereis oder die Quantifizierung der Erneuerung des antarktischen Bodenwassers sind wissenschaftlich ebenfalls wertvoll. bdw: Wer hat etwas davon, wenn man weiß, wie viel antarktisches Bodenwasser sich bildet? Augstein: Das Bodenwasser, das fast ausschließlich aus dem Weddellmeer stammt, hat eine Temperatur von zwei bis vier Grad Celsius und bildet die kälteste und damit unterste Schicht der Weltozeane. Kaltes Bodenwasser ist ein wesentlicher Motor der Meeresströmungen. Erst wenn man weiß, wie viel Bodenwasser in jeder Sekunde entsteht, kann man sich ein Bild von der Stärke dieses Motors machen. Bis vor wenigen Jahren reichten die Spekulationen von 2 bis 20 Millionen Kubikmeter pro Sekunde. Durch Messungen des Alfred-Wegener-Instituts wissen wir heute, dass die Bildungsrate bei 4 bis 6 Millionen Kubikmetern pro Sekunde liegt. Damit können Ozean- und Klimamodelle besser an die Realität angepasst werden. bdw: Grönland und die Nordpolar- Region sind an der Wassermassenbildung völlig unbeteiligt? Augstein: Nein, im Nordatlantik wird das für die ozeanische Zirkulation besonders wichtige Nordatlantische Tiefenwasser gebildet. Es ist etwas wärmer als das Bodenwasser und füllt den mittleren Tiefenbereich der Ozeane. Auf dem Weg durch die Ozeane vermischen sich Boden- und Tiefenwasser zumindest teilweise und bestimmen wesentlich die durch horizontale Dichteunterschiede angetriebene Tiefenzirkulation im Weltmeer. bdw: Gibt es noch andere wichtige Erkenntnisse? Augstein: Wir wissen jetzt recht genau, wie sich das Eis der Antarktis bewegt: Ähnlich einer Wasserscheide gibt es in der Antarktis eine Eisscheide, von der aus sich die Eismassen zum einen in Richtung Atlantik und Pazifik bewegen, zum anderen in Richtung Indischer Ozean abfließen. Weiterhin hat man durch mehrere tausend Meter tiefe Eisbohrungen, etwa am Dome Concordia und an der russischen Vostokstation außerordentlich aufschlussreiche Informationen über das Klima der letzten 500000 Jahre gewonnen. All diese Erkenntnisse sind für das Verständnis der natürlichen Klimavorgänge von grundlegender Bedeutung und ganz sicher auch für die Öffentlichkeit von großem Interesse. bdw: Weil dadurch nachgewiesen wurde, dass es schon vor der Industrialisierung rasche Klimawechsel gab? Augstein: Durch die Eisbohrkerne der Antarktis, aber auch durch die von Grönland, mussten manche Vorstellungen über Klimaänderung erheblich revidiert werden. So stellte sich bei der Analyse der Eiskerne heraus, dass es in der Vergangenheit, insbesondere in den Kaltzeiten, wiederholt zu nicht vermuteten Klimasprüngen gekommen ist. In den Polargebieten wurden Erwärmungen von teils zehn Grad innerhalb weniger Jahrzehnte festgestellt. bdw: Diese Nachweise stammen von grönländischen Bohrungen. Wurden sie durch analoge Sprünge in der Antarktis bestätigt? Augstein: Bei den langperiodischen Klimawechseln, die sich auf etwa 100000 Jahre erstrecken, stimmen die Bohrergebnisse der nördlichen und süd- lichen Zirkumpolarregionen überein. Kürzere Zyklen, etwa die Dansgaard-Oeschger-Zyklen, die wenige tausend Jahre umfassen, hat man meines Wissens in der Antarktis bisher nicht eindeutig nachweisen können. bdw: Die Temperaturen früherer Zeiten werden über den Anteil der Sauerstoff-Isotope O16 und O18 in den im Eis eingeschlossenen Luftblasen ermittelt. Enthalten die Luftbläschen noch weitere Hinweise auf frühere Klimazustände? Augstein: Auch das darin enthaltene Methan und das Kohlendioxid variieren parallel zu den damaligen Temperaturen. Auf Grund der im letzten Jahrzehnt verbesserten Analysetechnik ist man sicher, dass sich in der Vergangenheit erst die Temperaturen und danach die Spurengas-Anteile geändert haben. bdw: Das ist überraschend. Augstein: Ich halte diesen Befund für plausibel. Denn wenn es wärmer wird, gasen die Ozeane stärker aus, und wenn es kälter wird, nehmen sie vermehrt Spurengase auf. bdw: Nach der gegenwärtigen Klimadiskussion läuft die Sache gerade anders herum: Erst nehmen Kohlendioxid, Methan und andere Spurengase zu, dann erwärmt sich die Erde. Augstein: Auch das ist richtig, denn man muss unterscheiden, ob wir es mit menschgemachten Emissionen oder mit natürlichen Veränderungen zu tun haben. Im natürlichen Fall schwanken die Spurengas-Konzentrationen infolge der Temperatur-Variationen. Die durch den Menschen erhöhten Treibhausgase verursachen dagegen Klimaänderungen. bdw: Ein verwirrendes Spiel. Inwiefern lassen sich denn die Daten der wenigen tiefen Eiskernbohrungen überhaupt verallgemeinern? Augstein: Dass sich Ergebnisse zweier vergleichbarer Bohrungen total widersprechen, ist mir nicht bekannt. In Details gibt es natürlich Unterschiede, weil es regional zu stärkeren oder schwächeren Schwankungen kommen kann. bdw: Die Klimageschichte der letzten halben Million Jahre ist geprägt durch fünf Eiszeitzyklen, die jeweils rund 100000 Jahre dauerten. Dazwischen lagen Warmzeiten, die 5000 bis gut 10000 Jahre anhielten. Über viele Millionen Jahre zuvor war es auf der Erde dagegen dauerhaft warm. Was lernen wir aus diesem unsteten Verhalten? Augstein: Sehr wahrscheinlich gab es in der Zeit vor 30 bis 50 Millionen Jahren gar kein Eis auf der Erde. Auch daran sieht man, dass das Klima der Erde alles andere als eine feste Größe ist. bdw: Wie spielen dabei Tropen und Polargebiete zusammen? Augstein: Das Erdklima wird zunächst extern durch die Strahlung der Sonne auf die rotierende Erdkugel geprägt. Dabei entstehen zwischen dem Äquator und den Polen große Temperaturunterschiede, die durch atmosphärische und ozeanische Wärmetransporte gemildert werden. Wenn diese Transportprozesse intern oder extern gestört werden, kommt es zu lokalen oder auch globalen Änderungen des Klimas. Derartige Störungen sind sowohl aus den Tropen als auch aus den Polargebieten bekannt. bdw: Beispielsweise welche? Augstein: Im tropischen Pazifik offenbart sich in Perioden von etwa drei bis sieben Jahren das El-Niño-Phänomen, eine ausgeprägte Klimaanomalie: Durch dynamische und thermische Wechselwirkungen zwischen der Passatzirkulation und der äquatorialen Ozeanströmung entwickeln sich Starkregen in den tropischen Bereichen Süd- und Mittelamerikas, die zu verheerenden Überschwemmungen führen können. Schwächere Auswirkungen reichen sogar bis in die mittleren Breiten. In subpolaren Ozeanregionen können sich größere Störungen durch eine verstärkte Eisschmelze oder erhöhte Niederschläge ergeben. Diese Vorgänge reduzieren oder unterbinden die Erneuerung des Tiefenwassers. Dadurch verändert sich auch die ozeanische Zirkulation. Eine mögliche Folge ist ein kälteres und trockeneres Klima in Westeuropa. bdw: Wenn sich das Weltklima weiter erwärmt, könnte es zu einem verstärkten Abschmelzen der Polareiskappen kommen. Auf der westantarktischen Halbinsel hat sich die bodennahe Jahreslufttemperatur seit 1970 um etwa 1,3 Grad Celsius erhöht. Dennoch behaupten Sie und andere Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts weiterhin: Ein rasches Abschmelzen des mehr als vier Kilometer dicken antarktischen Eisschildes stehe nicht zu befürchten. Wieso sind Sie und Ihre Kollegen sich dessen so sicher? Augstein: Die Sache ist komplizierter, als die Öffentlichkeit annimmt. Einerseits hat die Temperaturzunahme auf der Halbinsel gewiss mit dazu geführt, dass sich in den letzten Jahren sehr große Massen etwa des Larsen-Schelfeises gelöst haben. Meteorologen führen diese Erwärmung auf eine leichte Verlagerung der Westwinddrift in Richtung Südpol zurück. Dadurch wird der Halbinsel mehr Wärme zugeführt als früher. Doch solche Zirkulationsänderungen wurden schon früher gelegentlich registiert und taugen nicht als Beleg für einen Klimawandel – zumal es auf dem größten Teil das antarktischen Kontinents in den letzten Dekaden kälter geworden ist. bdw: Wie das? Augstein: Auch diese Entwicklung beruht auf einer modifizierten atmosphärischen Zirkulation. Vermutlich bilden sich über dem antarktischen Eisschild weniger Wolken als früher. Das verstärkt die Ausstrahlung in den Weltraum und senkt die bodennahen Temperaturen, allerdings nur im Bereich von etwa einem Grad. bdw: Sie haben 20 Jahre in der Polarforschung gearbeitet und sich 40 Jahre mit Austauschprozessen zwischen Ozeanen und Atmosphäre beschäftigt. Gibt es für Sie Anlass zur Sorge, dass das Weltklima kippt? Augstein: In nächster Zeit ist eine markante Klimaänderung nicht zu erwarten, aber das natürliche Klimasystem ist nicht so stabil, wie manche glauben. In 50000 Jahren, vielleicht auch schon früher, wird es auf der Erde mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit wieder eine Kaltphase geben, an die sich die Lebewesen – also auch die Menschen – anpassen müssen. Auch auf menschgemachte Klimaeffekte, denen durch politische Maßnahmen nur sehr schwer beizukommen ist, muss sich die Menschheit wohl einrichten. Sinnvolles Handeln darf aber nicht durch Hysterie behindert werden, indem jeder heftige Sturm oder Niederschlag als Anlass für politische Entscheidungen instrumentalisiert wird. bdw: Was fordert die Antarktisforscher in den kommenden Jahren heraus? Augstein: Ein Ziel besteht in der genaueren Erforschung der geologischen Struktur des Festlandes unter dem Eis – auch um zu verstehen, weshalb die Erde in der Antarktis weit häufiger bebt, als man lange Zeit dachte. Ferner ist ein erheblicher Aufwand notwendig, um das marine Ökosystem und den damit verbundenen Kohlenstoffkreislauf in der Antarktis zu erkunden. Schließlich ist immer noch zu klären, ob der antarktische Eisschild zurzeit schrumpft oder wächst und unter welchen Bedingungen er instabil werden könnte.

Prof. Dr. Ernst Augstein

studierte Physik, Mathematik, Ozeanographie und Meteorologie in Hamburg. 1982 wechselte er vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie zu dem zwei Jahre zuvor neu gegründeten Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) nach Bremerhaven und an die Universität Bremen. Augstein (Jahrgang 1934) war mit dem Forschungsschiff „Polarstern“ sechsmal in der Arktis und Antarktis und fuhr insgesamt fast drei Jahre als Wissenschaftler zur See. Sein Arbeitsschwerpunkt war die Erforschung der Austauschprozesse zwischen Luft, Wasser und Eis. In diesen Tagen besucht Ernst Augstein zum vierten Mal die Antarktis – als wissenschaftlicher Reiseleiter der bild der wissenschaft-Leserreise 2002.

Wolfgang Hess

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