Schlüchter, Christian

Bern Open Repository and Information System (BORIS)

Der Südkontineilt, eine ForschungsvelpflichtungANTARKTIS I W steîhen sich Lnien die Frage, weshah Wissen-.schafter far ihre Untersuchungen in die Polregionen reßen unddort Untersuchungen vornehmen. Der Geologie-Professor Chri-stinn Schlacfuer von der Universitrit Bern zeigt øuf, weshahdies er sp annende, v om N ationalfonds unt er stützte F or s chungs -bereich auch far Fortschritte in der Kimaforschung wichtig ist.cHRfSTIAN scHLÜCHTER1' n der heute geftihrten Umweltdis-I kussion erscheint ein Begriff immerI wieder: die Globalitat. Èine breite,I auch politische Öffentlichkeit hat of-fenbar gelernt (vielleicht erst unbe-wusst), dass die Sphåiren unserer Erde(Geo-, Hydro-, Bio- und Atmopphliren)etwas Ganzes darstellen. Wir könnenwohl aus diesem Bezugssystem Einzel-elemente herauslösen, die - auch wennsie weit voneinander entfernt sind - im-mer noch Teile eines erdumfassendenGanzen bleiben. Und wenn wir heutedie Antriebs- bzw. Steuermechanismendes Klimaleschehens zu ergrilnden su-chen, dann heisst das, dass auch die vonuns aus gesehen entfernten Gebiete derF.rde miteinbezogen werden müssen.Aus der Perspektive der Nordhe-misphäre betrachtet, bedeutet dies, dassauch die klimatischen Wechselwirkun-gen mit der Sudhemisphare und ryitbeiden Polgebieten untersucht werdenmüssen. Im besonderen düLrfen wir beiunsern Überlegungen das grösste Kühl-haus der Erde als Teil des globalen Sy-stems nicht abkoppeln: die Antarktis.Sie ist Bestandteil des Klimageschehensund muss sowohl als geograþhisches alsauch klimatisches Extremgebiet unter-sucht werden. Und was fur die heuti-gen Klimaverhältnisse gilt, ist naturge-mâss auch fur die eiszeitliche Klima-entwicklung richtig.Wer den Südkontinent nur vom Filmoder von der Abenteuerliteratur kennt,stellt sich wahrscheinlich ein riesigesweisses, vgreistes Gebilde vor. Diesstimmt nur bedingt mit der Wirklich-keit tiberein, denn immerhin ist in derAntarktiE.eine Fl¿iche, diç gut sieben-mal jener der Schweiz entspricht, eis-frei; vort der Gesamtflache der Antark-tis sind das aber nur bescheidene 2,4Prozent!Das eisfreie Gebiet ist jedoch keinezusammenhängende Flâche innerhatbder Eiswtiste, sondern es setzt sich ausDER BUND, DONNERSTAG, 21. AUGUST 1997 Bildun & Wissenschø t 148. JAHRGANG NR.193 9Die grösste unddieser Oasen die<Trockentälero im desTtansantarktischen Gebirges. Das ist ei-ne grösstenteils eis. und je nach Jah-reszeit auch schneefreie Landschaft vonunglaublicher Hochgebirgsschönheit.Zeugen der Vergangenhe¡tBei den Trockentälern handelt es sichum ein klimatisches Extremgebiet: sehrkalt und sehr trocken. Unterhalb von300 Metern über Meer gibt es verein-zelte kleine Seen und Tümpel, die inwaûnen Südsommern teilweise, viel-Ieicht auch ganz, auftauen und dasWachstum von Algen ermÕglichen.Sonst Sind die Tiockentäler <lebensfrei,.Diese eisfreien Gebiete sind nicht nurftir die geologische Forschung wichtig,auch wenn dort das alte Grundgebirgemit den überlagernden und zum Teilfossilienfuhrenden Schichten des Er-daltertums von jtingeren lrrlkanischenGängen und Schloten durchzogen undwegen der fehlenden Vegetation mit je-der Einzelheit sichtbar ist. Dieses Pa-radies fur eine Geologin ist noch vielmehr ein solches fur die Palaoklima-forschung.In der heutigen Palaoklimafor-schung spielen Eisbohrkerne eine zen-trale Rolle. Sie geben Auskunft daruber,unter welchen klimatischen Bedingun-gen der Niederschlag (in der Regel inForm von Schnee) gefallen ist, der nunals Gletscher oder machtiger Eisschildvorliegt. Die Analyse von Eisbohrungenzeigt, wie die Ablagerungsgeschichte aneiner bestimmten Stelle über eine be-stimmte Mächtigkeit des durchbohrtenMaterials (=Eis) verlaufen ist. EinBohrkern ergibt aber bloss ein zweidi-mensionales Bild eines Eiskörpers: DieMächtigkeit und, über eventuelle Da-tierungen, die Zeit, also das Alter desodurchbohrten, gefrorenen Nieder-schlags sind feststellbar. Über dieräumliche Ausdehnung und die zeitli-chen Schwankungen eines durchbohr-ten Gletschers (oder Eisschilds) sindkeine Informationen erhaltlich.Unter diesem Aspekt werden nun dieglazialgeologischen Untersuchungen inden antarktischen Tiockenbehaltern in-teressant und wichtig: Hier kann ausder Oberflachengestaltung der Land-schaft auf geologische Vorgänge ge-schlossen werden, welche mit Schwan-kungen der Eismassen gekoppelt sind.Das heisst, dass das heute in der Ant-arktis gespeicherte Volumen von zirka30 Millionen Kubikkilometern Eis kei-ne n erdgeschichtliche-palaoklimatischeKonstante darstellt.Wenn von den Gletsche¡n der Ant-arktis die Rede ist, dann sind drei ver-schiedene geometrische oder d}'nami-sche Systeme zu unterscheiden, die na-türlich auch in ihrem upalâoklimati-schen Archil"werl> unterschiedlich ein-zustufen sind:I Der ostantarktische Eisschild (in deröstlichen Hemisphäre gelegen), bis 4000Meter mächtig, mit riesigen Ausfluss-gletsçhern in den Indischen Ozean unddurch das Tiansantarktische Gebirge insRossmeer. Wenn dieser Eisschildschmilzt, dann erscheint grösstenteilsFestland.I Derwestantarktische Eisschild (in derwestlichen HemisphÍire gelegen), bis3000 Meter mächtig, udrainiertu tiberdie grossen Eisschelfe Ross und Ronneins Rqss- bzw. ins Weddellmeer. Wenndieser Eisschild schmilzt, dann erschei-nen nur wenige, relativ kleinflachige In-seln,I Die lokalen (nalpinen,) Gletscher imTiansantarktischen Gebirge.Die Massenbilanz der antarktischenGletschersysteme ist positiv, wenn mehrNiederschlag dem Kontinent zu- als Eisüber Ausflussgletscher abgefuhrt wird.Dies ist der Fall, wenn der Packeisgür-tel um den Kontinent klein ist, also wenndas globale Klima wärmer ist. Dies lasstsich-sowohl an den Ausflusslletschernder Ostantarktis als auch vor.allem anden kleinen nalpinen Lokalgletschernobeobachten: Sie sind heute, verglichenmit der Ausdehnung wåihrend der letz-ten Eiszeit, in Maximalposition.Nachwehen der EiszeitDynamisch ganz anders verhalt sichder westantarktische Eisschild: SeinePosition und Stabilität sind durch denMeeresspiegel kontrolliert. Bei sinken-dem Meeresspiegel (also wåihrend einerEiszeit auf der Nordhalbkugel) stosstdieses Eis aus geometrischen Grtindenins Ross- und Weddellmeervor und kalbtdann bei steigendem Meeresspiegelwährend der darauffolgenden Warmzeitwieder zunick.Untersuchungen haben gezeigt, dassdas heute beobachtbare Verhalten derWestantarktis immer noch mit dem Eis-zerfall ..am Ende der ìetzten Eiszeit> zu-sammenhângt. Dort wäre also, bildlichgesprochen, das Ende der letzten Eis-zeit immer noch im Gange. Offenbarstabilisiert sich der westantarktischeEisschild beim heutigen Niveau desMeeresspiegels vorläufig aus geometri-schen Gründen.-'''Siff#llN.llHLULDie Stabilität der Ostantarkt¡sDrei Randbedingungen gehen aus derbisher bekannten Geschichte der ant-arktischen Gletscher hervor:I Seit zirka 37 Millionen Jahren - mitder plattentektonischen Isolation desSüdkontinents - ist die Ostantarktis ver-gletschert. Wahrscheinlich seit 1ó Mil-lionen Jahren, sicher seit 6 Millionen Jah-ren, ist auch ein westantarktischer Eis-schild vorhanden.I Bis vor zírka 16 Millionen Jahren wa-ren die antarktischen Gletscher wenig-stens teilweise temperiert. Seither sindsie mit wenigen Ausnahmen kalt. Dasheisst, dass die heutige K¿iltewtiste seitgrössenordnungsmässig 16 MillionenJahren existieren muss. Eine oRiesen-vergletscherungo, welche auch bedeu-tende Tþile des heute aus dem Eis her-ausragenden Thansantarktischen Gebir-ges bedeckte, musste sich vor diesen lóMillionen Jahren mindestens einmal er-eignet haben.I Die Ausdehnung des Eises wåihrendder letzten Eiszeit, insbesondere in derWestantarktis, ist vor allem im Gebietdes Rossrneers gut bekannt und wirddemzufolge als Bezugsgrösse fur dieMassenänderungen dieser Eismasse be-trachtet.Zwischen der grossen, alles úberfah-renden Eiszeitvorüber ló Millionen Jah-ren und den júngsten eiszeitlichen Zeu-gen ist eine \4elzahl von spektakullir er-haltenen Mor¿inen von vielen zwi-schenzeitlichen Vergletscherungen, diebereits alle der heutigen Topographiefolgten, erhalten. Ja auch die grösste ant-arktische Eiszeit muss bereits eine Land-schaft vorgefunden haben, die der heu-tigen weitgehend entspricht. Ihre bestengeologischen Dokumente, die komplizierten Schmelzwasserlabyrinthe, lie-gen in den heutigen Tälern eingebettet.FossilfundeVor diesem kurz skizzierten Hinter-grund betrachtet, erscheint die antark-tische Gletschergeschichte einfachnachvollziehbar und wenig spektakular.Dem ist nun aber nicht so,-denn 1983sind in Mor¿inen, die als Relikte hoch:im Transantarktischen Gebirge liegenund zu einer der grossen Vergletsche-rungen gehören, Fossilen gefunden wor-den. Um diese Fossilfunde hat sich ei-ne der spannendsten Forschungs- undPalaoklimadiskussionen entwickelt. Beiden gefundenen Fossilien handelt es sichurn Diatomeen (Kieselalgen), die vor 3bis 5 Millionen Jahren im Meer lebten.von Änderungen in der Massenbilanz.Und nun finden wir sie, eingeschlossenin Morânen, auf über 2000 Metern Hö-he im Transantarktischen Gebirge.Die Erklarung dieser Funde durch diebeiden Entdecker David Harwood (Uni-versität Nebraska) und PeterWebb (OhioState University) war einfach: Vor 3 bis5 Millionen Jahren war eben die ost-antarktische Eismasse zum grössten Tþilabgeschmolzen. In Meeresarmen bilde-ten sich Sedimente mit den Kieselalgen,die dann bei der späteren Gletscherbil-dung aufgearbeitet wurden und an dieheutige Fundstelle, die Moränenreste imTrânsantarktischen Gebirge, transpor-tiert wurden.Klimaerwärmungen?Vor 2 bis 3 Millionen Jahren war das,Klima der Erde wärmer, doch findetman diese Wärmezeit nicht in den Se-dimenten aus dieser Zeit um den ant-arktischen Kontinent herum dokumen-tiert. Und wenn man bedenkt, dass dieheutige Jahresmitteltemperatur auf 500Metern über Meer im Transantarkti-schen Gebirge bei minus 17 Grad Celsi-us liegt, dann sind mehr als nur 2 bis2,5 Grad Celsius höhere Globalwerte nö-tig, um das antarktische Klima naufzu-wärmen> (denn nur um diesen Betragwar das damalige Klima wärmer als heu-te)!In den letzten Jahren hat sich die er-hitzte Diskussion um die vor 2 bis 3 Mil-Iionen Jahren kollabierten ostantarkti-schen Eismassen insofern abgekuhlt, alsdie gleichen Kieselalgen, welche als Be-weis furdasVerschwinden des Eises auf-gefuhrt wurden, in den Spalten prak-tisch aller Gesteine und im Eis des Sud-pols gefunden wurden und als nvomWinde verweht, gedeutet wordensind...Im Rahmen von Doktorarbeiten un-tersuchen auch wir diese kieselalgen-haltigen Sedimente. Dabei haben wir ei-ne neue Methode getestet, die es erlaubt,nicht das Alter eines Gesteins, sonderndas Alter einer Gesteinsoberfläche zubestimmen. So kann man beispielswei-se feststellen, seit wann ein Firidling aneiner bestimmten Stelle liegt oder zuwelcher Zeit eiî Gletscher von einer ge-schliffenen Unterlage weggeschmolzenist.Diese Methode haben wir nun auchauf die Findlinge auf der kieselalgenhal-tigen Moräne in derA¡tarktis angewandt(wir, das heisst Doktorierende von derGruppe fur Eiszeitenforschung an derUniversität Bern in Zusammenarbeit mitder ETH-Zürich: Laura Bruno, Susan llyOchs, Michael Helfer, Jorg Schafer undSilvio Tschudi).Und nun stellen wir fest, dass dieseBlöcke seit mindestens 2 Millionen Jah-ren, an einzelnen Stellen sogar seit min-destens 11 Millionen Jahren dort liegen,wo wir sie beproben konnten. Somitmuss diê dazugehörende Vergletsche-rung, ob sie nun von Meeresablagerun-gen aufgearbeitet wurde oder windver-frachtete Kieselalgen enthält, eben viel,viel alter als die vor 2 bis 3 MillionenJahren vorhandene Wârmezeit sein. Mitunserer Methode lässt sich zudem fest-stellen, dass die,Erosion der beprobtenFindlinge und Gesteinsoberflächen inder Antarktis gering ist und höchstens0,0003 Millimeter pro Jahr betrâgt (ge-genüber I Mil.limeter pro Jahr in denSchweizer Alpen). Damit wird die heu-tige Landschaft in den antarktischenTrockentâlern zur stabilsten und ältestenbekannten und datierten Gegend der Er-de und die ostantarktischen Gletscher zueinem äusserst stabilen Kältereservoir.AusblickMit dem methodischen Durchbruch,Gesteinsoberflächen im Bereich vonl0 000 bis mehreren Jahrmillionen da-tieren zu können, wird es nun moglichsein, auch die Geschichte der antarkti-schen Eismassen und deren Volumen-åinderungen mit geologischen Untersu-chungen pràzis zu erfassen. Damit kanndie palaoklimatische Entwicklung derSudhemisphare vor dem Hintergrundder aktuellen Klimadiskussion fur reali-stischere Klimaentwicklungsmodelleverwendet werden. In diesen Szenarienist die Stabilität beziehungsweise Insta-bilitât der ostantarktischðn Eismasseneine zentrale kritische Grösse. Diese waroffenbar mindestens w¿ihrend der letz-.ten 10 Millionen Jahre ein stabiles Kli-maelement.REKLAMEBei uns finden Sie Bücherfür die Gesundheit.B U C H E R li4 E-D I E NMarktgasse 59, Postfach,3000 Bern 9Tel. 031 326 46 46, Fax 031 326 46 56HTll

Der Südkontinent, eine Forschungsverpflichtung

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