DAS EIS DER POLARGEBIETE – Zeuge des Klimawandels

DAS EIS DER POLARGEBIETE – Zeuge des Klimawandels

Dr.-Ing. Hans Oerter

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und

, 2012

NZZ No.07 (2005)

ZEIT No.2 (2013)

, 2001

Temperaturänderung auf geologischer Zeitskala

chschnittliche globale T emperatur 542 488 444 416 Millionen Jahre

359 299 251 200 146 66 1.8 0.011

Vögel &

Dinosaurier Land-

pflanzen Säugetiere Mensch

Kambrium Or dovizium Silur Devon Karbon Perm Trias Jura Kr eide Tertiär

Prä- kambrium

22°C

17°C

12°C

Temperaturreihe Bremen DWD 1890-2012

9,10 °C

etterdienst www.dwd.de

1960 - 1991

Temperaturreihe Bremen DWD 1890-2012

8,97 °C

9,10 °C

etterdienst www.dwd.de

1960 - 1991

Temperaturreihe Bremen DWD 1890-2012

8,97 °C

9,10 °C

etterdienst www.dwd.de

1960 - 1991

Temperaturreihe Bremen DWD 1890-2012

9,10 °C 8,97 °C

9,64 °C

9,64 °C

etterdienst www.dwd.de

Die Polarregionen:

Meer von Land umgeben

Arktis ^und Antarktis

Land von Meer umgeben

Südpol 60° S

Google Earth, 2010

Neumayer-Station

Kohnen-Station

Dome C

Google Earth, 2010

Nordpol 60° N

Bremerhaven

Grönland

Die Polarregionen:

Arktis ^und Antarktis

Südpol 60° S

Nordpol 60° N

Bremerhaven

Google Earth, 2010 Google Earth, 2010

Neumayer-Station

Kohnen-Station

Dome C Grönland

foto: hans oerter, 2010

Am Nordpol Am Südpol

Scott-Amundsen-Base (USA)

foto: Forest Banks, IceCube project, 2005

Ice cube

neue Station, seit 2003

Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben

Die Polarregionen:

Arktis ^und Antarktis

Südpol 60° S

Google Earth, 2010

Neumayer-Station

Kohnen-Station

Dome C

oerter 2008 oerter 1990

Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben

Neumayer III Kohnen-

station

Novolazerevskaja

Antarktis:

14,2 Mill qkm

Weddel- meer

Ross-

meer

Bremerhaven

Antarktis: 14,2 Mill qkm Europa: 10,2 Mill qkm

Neumayer III

Südpol

In der Antarktis

In der Antarktis

Südpol

, 2000

, 1993

, 1993

, 1993

, 1993

, 1993

, 2007

ov os on om L

ge Rdi

e l kk Ga

ge Rdi A l p h a R i d g e

.P

k

ma er Y is rr Mo

R. up es J

°N 80

°N 70

N

Ein Eisschild baut sich aus über

einander liegenden

Jahresschichten auf.

500 - 1000 km ca. 2000 km 100 - 700 km typisch für

Grönland Antarktis

Gleichgewichtslinie Aufsetzlinie Eismächtigkeit

Eismächtigkeit

Summit

Akkumulation Schneezutrag

Schmelzen Ablation Eisberg

- kalben Tafeleisberge

Inlandeis/

Eisschild

Schematischer Querschnitt durch einen Eisschild

Mittel: 1667 m Mittel: 2078 m Maximal: 4775 m Maximal: 3080 m

Fels subglaziales Schmelzen

Schelfeis

Meer Meer

7 m 63 m

,

Schmelzen auf dem

Grönländischen Inlandeis

, 1993

,, 1988

, 2006

ov os on om L

ge Rdi

e l kk Ga

ge Rdi A l p h a R i d g e

.P

k

ma er Y is rr Mo

R. up es J

°N 80

°N 70

N

, 1993

Schmelzen des Grönländischen

Inlandeises

Die Fläche mit Eisschmelze nahm zwischen 1979 und 2008 um etwa 30% zu.

Die beiden Extremjahre waren 2007

(maximale Fläche) und 1992 (minimale Fläche).

2007 trat oberflächiges Schmelzen auf

etwa 50% der Fläche des Grönländischen Eisschildes auf.

1050 km

2670 km

Eisschmelze auf dem Grönländischen

Inlandeis Juli 2012

olamo, SSAI/NASA GSFC, and Jesse Allen, NASA Earth Observatory, 2012

am 8. Juli 2012

Schmelzen auf ca. 40 % der Oberfläche

am 12. Juli 2012

Schmelzen auf ca. 97 % der Oberfläche

1 Satellit zeigt Schmelzen

2-3 Satelliten zeigen Schmelzen

Massenbilanz Antarktis

Ostantarktis und Zuflüsse Filchner- Ronne-Sch. und

Ross-Sch. : etwa

ausgeglichene Bilanz

± 0

Antarktische Halbinsel:

negativeBilanz

< 0

Westantarktis mit Pine Island Gl., Thwaites Gl., SMI,

KOH, DVQ und LAN :

negative Bilanz

< 0

Information aus IPCC-Report 2007:

Was verursacht Meeresspiegelanstieg ? 1993-2003 ^{mm / Jahr}

57.1%

1,6 ±0,5

27.5%

0,77 ±0,22

7.5%

0,21 ±0,35

7.5%

0,21 ±0,35

.ipcc.ch)

Gletscher und Eiskappen

Grönland Antarktis

Ozean -

Ausdehnung durch

Erwärmung

Was ist Meereis?

Meereis ist gefrorenes Meerwasser.

Beim Gefrieren von Meerwasser gefriert nur das Wasser, das Salz fällt aus.

Meereis wird vom Wind und den Meeresströmungen bewegt.

Meereis schmilzt im Sommer und gefriert im Winter.

Meereis ist ein Lebensraum.

, 1996

Fahrt mit einem Eisbrecher durch Meereis

, 2000

Meereisausdehnung Antarktis

Antarktis - Winter

Ross- meer

+

www .iup.physik.uni-br emen.de Antarktis - Sommer ^{60° S}

Südpol

+

Ross-

meer

www.iup.physik.uni-bremen.de

60° S Südpol

+

Weddell- meer

Neumayer

Weddell- meer

Neumayer

Quelle: www.iup.physik.uni-bremen.de

Arktis - Winter

+

Arktis - Sommer

Nordpol

60° N 60° N

Nordpol

+

, 2010

ov os on om L

ge Rdi

e l kk Ga

ge Rdi A l p h a R i d g e

.P

k

ma er Y is rr Mo

R. up es J

°N 80

°N 70

N

, 2010

, 2010

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k

ma er Y is rr Mo

R. up es J

°N 80

°N 70

N

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k

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R. up es J

°N 80

°N 70

N

, 2011

, 2011

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k

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R. up es J

°N 80

°N 70

N

, 2011

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R. up es J

°N 80

°N 70

N

, 2007

10

8

6

4

2

Meer eisfläche (Mill. km ² )

Satelliten-Beobachtungen

Mittelwert Modellrechnungen

Ausdehnung des arktischen Meereises

am Ende des Nord-Sommers (September)

40 Jahre

, University of Colorado at Boulder, USA. Updated oeve et al. 2007.iii

2012 2011

2012

, 2006

800.000 Jahre Klimageschichte

aus dem Inlandeis der Antarktis

Kohnen

Dome C

Vostok Dome A Dome F

Law Dome Taylor D.

Siple D.

Byrd Siple St.

Dyer Pl.

B15 Berkner Is.

Südpol

EPICA-DML,

2774m, >250 ka

JARE

3029m, >700 ka ?

Russia,F, US

3700m, 420 ka

China,

EPICA-DC,

3270m, 790 ka

Weddellmeer

Rossmeer Antarktische

Halbinsel

Tiefe

Eisbohrkerne in der Antarktis

Haupteisscheide der Ostantarktis

European Project for Ice Core Drilling in Antarctica

(EPICA)

European Project for Ice Core

Drilling in Antarctica

(EPICA)

10° W 0° 10°E

74°S 72°S 70°S 68°S

74°S 72°S 70°S

76°S

3000 2500

2000 1500

1000 500

500 1000 1500 2000

2500 3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

Kottas

Camp DML

05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

iiseR

r- Sch

elfeis

Larse n-

Heime frontf.

Kirwanv.

H.U.Sve rdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer^Ekström-_schelfeis

Ju tulstraume

n

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Kohnen

Kohnen

Südpol Kohnen

Dome C

10° W 0° 10°E

74°S 72°S 70°S 68°S

74°S 72°S 70°S

76°S

3000 2500

2000 1500

1000 500

500 1000 1500 2000

2500 3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

Kottas

Camp DML

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Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

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Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer^Ekström-_schelfeis

Ju tulstraume

n

0 km 500

SANAE

Hall

III

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Nowolaserewskaja

Kohnen

Kohnen

W erkstatt

Generator Schneeschmelze

2 Schlafräume á 4 Pers.

Sanitär container

Küche Messe Funk, PC, e-mail

Zum Bohr

en

Lager

, 2006

ntiefbohrung in der Antarktis

Was lernen wir aus den Eiskernen

über das Klima der Vergangenheit ?

, 2006

Deuterium

(‰-SMOW)

CO₂ ^(ppmv)

Methan

(ppbv)

Quellen (NOAA/WDC Paleoclimatology):

Jouzel et al.(2007):

Science 317, 793-796 Lüthi, D.et al. (2008):

Nature 453, 379-382

Klimadaten aus antarktischen Eiskernen

(EDC und Vostok)

387 ppm +5°C

-10°C

275ppm

62

!"#$%&'()#(*&+")#$%(,!'+*()%-!"./0#+*(1%2)+")

Eos, Vol. 91, No. 37, 14 September 2010

VOLUME 91 NUMBER 37 14 SEPTEMBER 2010

PAGES 325–332

Questions about global warming concern climate scientists and the general public

alike. Specifically, what are the reliable sur- face temperature reconstructions over the past few centuries? And what are the best predictions of global temperature change the Earth might expect for the next century?

Recent publications [National Research Council (NRC), 2006; Intergovernmental

Panel on Climate Change (IPCC), 2007] per- mit these questions to be answered in a sin- gle informative illustration by assembling temperature reconstructions of the past

thousand years with predictions for the next century. The result, shown in Figure 1, illus- trates present and future warming in the

context of natural variations in the past [see also Oldfield and Alverson, 2003]. To quote a Chinese proverb, “A picture’s meaning can express ten thousand words.” Because it suc- cinctly captures past inferences and future projections of climate, the illustration should be of interest to scientists, educators, policy makers, and the public.

Surface Temperatures in the Past

Surface temperatures for Earth are most reliably known for the period 1850 to pres- ent, the time interval for which there is rea- sonable global coverage of meteorological stations measuring temperature in a system- atic manner [Hansen et al., 2001; Smith and Reynolds, 2005; Brohan et al., 2006].

The instrumental record part of Figure 1 represents global annual temperature anom- alies for 1850–2008 [Brohan et al., 2006].

Temperature during this time has increased by about 0.8°C, with much of the warming occurring since 1975. Annual records for

individual stations and for groups of stations exhibit both large (~1°C) interannual vari-

ability and decadal or longer periods of both warming and cooling.

Because temperature reconstructions are generally made in terms of a temperature

anomaly, the zero point on the scale is

arbitrary. The reference level in Figure 1 is defined as the 10-year average of tempera- tures for the years 1995–2004, centered on 1 January 2000. It is a convenient reference for changes in past centuries and for view- ing temperature change in this century.

Temperatures prior to the instrumental record are derived from various proxy esti- mates such as tree rings, corals, and sedi- ments; from observations and inferences of glacier length changes; and from sub- surface temperatures measured at regular intervals within boreholes. The curves in Figure 1 are taken from NRC [2006] and rep- resent different estimates of temperature for the Northern Hemisphere. Weighted to midlatitudes, they are also smoothed ver-

sions of actual temperature changes with the degree of smoothing unique to the particular

reconstruction method [NRC, 2006, and ref- erences therein]. Differences between the various curves represent different spatial sampling, latitudinal emphasis, seasonal- ity, and methodologies. This collection of curves suggests that the Northern Hemi-

sphere was relatively warm around 1000 C.E.

(but not as warm as current temperature), that the period 1500–1850 was relatively cool, and that there has been considerable warming since 1900 [NRC, 2006].

Borehole Temperatures Confirm Long-Term Climate Change

Subsurface temperatures measured in boreholes register not only the steady state heat flowing out from the interior of the Earth but also transient departures attribut- able to past surface temperature changes [e.g., Lachenbruch and Marshall, 1986; Harris and Chapman, 2001]—in essence, the heat of the Earth’s atmosphere diffuses into the Earth’s crust such that progressively deeper regions hold signatures for the temperatures of progressively older times. Through the

Climate Change:

Past, Present, and Future

PAGES 325–326

Fig. 1. Views of temperature change in the next century are informed by temperature changes in

Klimaänderung: Vergangenheit und Zukunft

EOS, Transactions, American Geophysical Union, Vol.91, No. 37, 14 Sept. 2010

Temperaturabweichung von 1995-2004 (°C)

Mittel 1995-2004

Jahre A.D.

ner, 2011