15.02.2023

Klimageschichte im Eiskern

Das Bohrprojekt Beyond EPICA erreicht eine Tiefe von mehr als 800 Metern im antarktischen Eisschild.

Die zweite Antarktis-Saison des Eiskern-Bohrprojekts Beyond EPICA – Oldest Ice wurde erfolgreich abgeschlossen. Das internationale Forschungs­projekt wird von der Europäischen Kommission mit elf Millionen Euro gefördert und vom Institut für Polar­wissenschaften des Nationalen Forschungs­rats Italiens (CNR-ISP) koordiniert, fünf Fachleute vom Alfred-Wegener-Institut bildeten den Großteil des Bohrteams. Von November 2022 bis Januar 2023 konnte das 15-köpfige internationale Team aus Wissenschaft und Technik mithilfe eines komplexen Tief­eis­bohr­systems Kerne aus über 800 Metern Tiefe bergen.

 

Abb.: Das Bohrcamp des Projekts Beyond EPICA bei Little Dome C, nahe der...
Abb.: Das Bohrcamp des Projekts Beyond EPICA bei Little Dome C, nahe der Antarktis-Station Concordia. (Bild: PNRA / IPEV)

Das ambitionierte Projekt ist eine bislang beispiellose Herausforderung für Paläo­klimatologie. Das Ziel: Die Forscher wollen 1,5 Millionen Jahre zurück in die Vergangenheit reisen und durch die Analyse eines kontinuierlichen Eisbohr­kerns aus den Tiefen des antarktischen Eisschilds die Entwicklung der Temperaturen und Treib­hausgas­konzentrationen von damals bis heute rekonstruieren.

Little Dome C in der Antarktis liegt an einem der extremsten Orte der Erde und ist ein zehn Quadratkilometer großes Gebiet auf 3233 Metern Höhe über dem Meeresspiegel, 34 Kilometer von der französisch-italienischen Forschungs­station Concordia entfernt. Nachdem das dafür nötige komplexe Tiefeis­bohr­system dort Anfang Dezember 2022 erfolgreich installiert wurde, konnten die Bohrungen rasch beginnen. In der benachbarten antarktischen Forschungs­station Concordia Station schnitten die Forscher die ersten 217 Meter des extrahierten Eiskerns auf und begannen mit den Analysen. Bis Ende Januar 2023 erreichte das inter­nationale Bohrteam in fast sieben Wochen Arbeit das wichtige Etappenziel von 808,47 Metern. Bis zu dieser Tiefe enthält das Eis Informationen über das Klima und die Atmosphäre der letzten 49.300 Jahre.

Dabei hatte das Team einige Rückschläge und Verzögerungen – unter anderem durch Reparaturen am Bohrsystem – zu meistern. Auch das schlechte Wetter am Little Dome C erschwerte zunächst die Wiedereröffnung der Bohrstelle und verzögerte die Ankunft des Teams. Durch Arbeit in zwei Schichten und kontinuierliches Bohren für 16 Stunden pro Tag konnten diese Probleme aber ausgeglichen werden.

Das endgültige Ziel des Projekts ist es, eine Tiefe von etwa 2700 Metern zu erreichen, was der Dicke der gesamten Eisdecke an Little Dome C entspricht. Projekt­koordinator Carlo Barbante, Direktor des Instituts für Polar­wissenschaften des Nationalen Forschungsrates (CNR-ISP) und Professor an der Universität Ca' Foscari in Venedig, berichtet: „Sobald das Team im Bohrcamp angekommen war, konzentrierte es sich darauf, das Tiefeis­bohr­system aufzubauen und so feinabzustimmen, dass die in der vorherigen Kampagne begonnenen Bohrarbeiten fortgesetzt werden konnten.

Das Bohrsystem des Alfred-Wegener-Instituts wurde optimal an die Eisbedingungen angepasst, eingesetzt wurden zunächst 3,5 Meter lange Bohrrohre. In den letzten Arbeitstagen wurden 4,5 Meter lange Bohrrohre getestet und das Ergebnis war unerwartet erfolgreich: Ein 4,52 Meter langer Eiskern konnte geborgen werden, der längste, der jemals im Rahmen eines europäischen Projekts gebohrt wurde.“

Frank Wilhelms, Glaziologe am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) war auf der Expedition verantwortlich für das Bohrteam. Er erklärt: „In diesem Jahr wurden auch die ersten 217 Meter des Eiskerns von Beyond EPICA im Eislabor der benachbarten Concordia Station bearbeitet. Dabei konnten wir unter anderem Leit­fähigkeits­parameter messen und erste Schnitte der Kerne anfertigen. Ein Teil dieser Eisbohr­kerne wird bald zur Analyse in europäische Labors geschickt.“

Wie ein Archiv speichert Eis Informationen über das Klima und die Umweltgeschichte unseres Planeten. Forscher können deshalb durch die Analyse von Eisbohrkernen die Entwicklung der Temperatur und der Zusammensetzung der Atmosphäre, unter anderem Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan, im Laufe der vergangenen Hundert­tausenden von Jahren rekonstruieren. „Wir sind überzeugt, dass uns dieser Eisbohrkern Informationen über das vergangene Klima und die Treibhausgase in der Atmosphäre während des mittleren pleistozänen Übergangs (MPT) liefern wird, der vor 900.000 bis 1,2 Millionen Jahren stattfand“, sagt Carlo Barbante. „Während dieses Übergangs änderte sich die Periodizität des Klimas zwischen den Eiszeiten von 41.000 auf 100.000 Jahre. Der Grund dafür ist ein wissenschaftliches Rätsel, das wir so zu lösen hoffen.“

Das mit elf Millionen Euro von der Europäischen Kommission und weiteren finanziellen Mitteln der teilnehmenden Nationen geförderte Projekt startete 2019, ist für eine Dauer von sieben Jahre angelegt und wird von Carlo Barbante, Direktor des Instituts für Polarwissenschaften des Nationalen Forschungsrates Italiens (CNR- ISP) und Professor an der Universität Ca' Foscari in Venedig, koordiniert. Am Projekt beteiligt sind zwölf Forschungs­zentren aus zehn europäischen und außereuropäischen Ländern. Aus Italien ist neben dem CNR und der Universität Ca' Foscari auch die Nationale Agentur für neue Technologien, Energie und nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung (ENEA) Projekt­partner und zusammen mit dem französischen Polarinstitut (IPEV) für das Logistik-Arbeitsmodul zuständig.

AWI / DE

 

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