Dr.-Ing. Hans Oerter

(1)

Eis - ein Archiv und Warnsignal für Klimaänderungen

Dr.-Ing. Hans Oerter

Hans.Oerter@awi.de

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven

Klimatag KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 1

foto: hans oerter, 2006

(2)

(3)

3

Missverständnisse

Klimatag KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009

(4)

Hat „Global Change“ etwas mit Schwanewede zu tun ?

grau: Tagesmittel rot: Monatsmittel

Klimawerte:

30 Jahre z.Zt.

1961-1990

Lufttemperatur in 2 m Höhe für Bremen Flughafen

1991-2009

(5)

Hat „Global Change“ etwas mit Schwanewede zu tun ?

grau: Tagesmittel rot: Monatsmittel

Lufttemperatur in 2 m Höhe für Bremen Flughafen 1991-2009

schwarz:

Jahresmittel

(6)

Die Arktis

Die Antarktis

Einführung

Das Meereis der Arktis

Blick in die Zukunft

Eiskernbohrungen

(7)

7

Waldkirch+

Nordpol 60° N

Grönland

Meereis

Südpol 60° S

3333 km Antarktische

Halbinsel

Ost-Antarktis West-Antarktis

Die Polarregionen:

Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben

Nordpol liegt im Meer Südpol liegt auf eisbedecktem Kontinent (ca. 2830 m ü.M.)

Arktis ^und Antarktis

(8)

8

Waldkirch+

Nordpol 60° N

Grönland

Meereis

Südpol 60° S

Halbinsel

Die Polarregionen:

Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben

Nordpol liegt im Meer Südpol liegt auf eisbedecktem Kontinent (ca. 2830 m ü.M.)

Arktis ^und Antarktis

(9)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 ₁₀9

Bilder der Arktis: Grönland, Schmelwassersee auf dem Eis

(10)

10

Bilder der Arktis: Grönland, Storstrømmen, Nor dostgrönland

(11)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 ₁₂11

Bilder der Arktis: Grönland, Eisrand Kr onprins Christian Land, Nor dostgrönland

(12)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 12

Ablations- oder Zehrgebiet

Akkumulations- oder

Nährgebiet

Bilder der Arktis: Grönland, Elefantenfußgletscher , Nor dostgrönland

(13)

Untergrund /Gletscherbett

Akkumulationsgebiet Ablationsgebiet

ca. 2000 m ca. 1500 m 3200 m

0 m

Trockenschneezone

Schmelzen und Wiedergefrieren

Schmelzwasserabfluss

Kalben von Eisbergen

Aufsetzlinie Eisabfluss

Schema zur Massenbilanz von Grönland

grafik: h. oerter, 2009

Gleichgewichtslinie

Inlandeis

250 -500 km Schnee oder Fir

n

Eis

(14)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 ₁₃14

Bilder der Arktis: Grönland, Jakobshavn Isfjor d, W estgrönland

(15)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 ₁₄15

Bilder der Arktis: Meer eis, Smith Sund, Nunavut, Kanada

(16)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 ₁₅16

Bilder der Arktis: Tier e, Smith Sund, Nunavut, Kanada

(17)

foto: Archiv AWI/H.Eicken, 1991

Bilder der Arktis: FS Polarster n auf dem W eg zum Nor dpol

(18)

foto: Hajo Eicken/AWI, 1991

Bilder der Arktis: nor dpolar es Meer eis im Sommer

(19)

19

Mittel Meereisausdehnung Ende September 1979-1983

(50% Bedeckung)

Mittel Meereisausdehnung Ende September 2002-2006

(50% Bedeckung)

Beringstraße

minimale Ausdehnung Meereis 2007

Quelle: Universität Bremen; http://www.iup.uni-bremen.de:8084/amsr/amsre.html

Veränderung der Meereisausdehnung von Sommer 2002 bis

Sommer 2005

Grönland

(20)

20

Veränderung der Meereisausdehnung von Sommer 2002 bis

Sommer 2005

Bremen Grönland

Alaska

Kanada

Russland

(21)

Weddelmeer

Neumayer

Rossmeer

21

Meer eisausdehn ung Arktis Meer eisausdehn ung Antarktis

www .iup.uni-br emen.de

60°N 60°S

Alaska

Kanada

Russland

(22)

22

Meer eisausdehn ung Arktis

www .iup.uni-br emen.de

60°N

Alaska

Kanada

Russland

75°N

Meer eisausdehn ung Arktis 2007

2002-2006 2002-2006

Grönland

75°N

from BBC News Beluga Fraternity & Foresight

Sept. 2009

(23)

23

Zwischenbilanz Arktis

Nordpol liegt im Meer

Arktis: Meer von Land umgeben

Arktischer Ozean von Meereis bedeckt, 1-4 Meter dick Fläche und Volumen nehmen im Sommer stark ab

Meereis ist Lebensraum

weniger Meereis im Sommer: Schifffahrt, Bodenschätze, ...

(24)

24

Waldkirch+

Nordpol 60° N

Grönland

Meereis

Südpol 60° S

Halbinsel

Die Polarregionen:

Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben

Nordpol liegt im Meer Südpol liegt auf eisbedecktem Kontinent (ca. 2830 m ü.M.)

Arktis ^und Antarktis

(25)

25

Bilder der Antarktis: Petermann Insel - Antarktische Halbinsel

(26)

26

Bilder der Antarktis: Plateau Inlandeis Ostantarktis

(27)

27

Inlandeis Antarktika entspricht 61,1m Meeresspiegeländerung

Inlandeis von Grönland entspricht 7,2 m

Meeresspiegeländerung

(IPCC 2001)

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

(28)

28

Ein Eisschild baut sich aus über

einander liegenden Jahresschichten auf.

fotos: hans oerter

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

(29)

29

Kohnen

Dome C

Vostok Dome A Dome F

Law Dome

Talos D.

Taylor D.

Siple D.

Byrd Siple St.

Dyer Pl.

B15 Berkner Is.

Südpol

layout: w. rack, h. oerter,

EPICA-DML,

2774m, >250 ka

JARE

3029m, >700 ka ?

Russia,F, US

3700m, 420 ka

China, ^geplant

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)

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

(30)

30

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

European Project for Ice Core

Drilling in Antarctica

(EPICA)

10° W 0° 10°E

20°W 30°W

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

DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

Riiser-

Schelfeis

Larsen-

Heimefrontf.

Kirwanv.

H.U.Sverdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

^Ekström-_schelfeis

Jutulstraumen

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Großbritannien

Traversenrouten: Schweden Deutschland Norwegen

Kohnen

Kohnen

Südpol Kohnen

Dome C

(31)

31

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

Foto: Ude Cieluch, Alfred-Wegener-Institut, 2009

Luftaufnahme der Neumayer-Station III, im Hintergrund die Atka-Bucht.

(32)

32

10° W 0° 10°E

20°W 30°W

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

DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

Riiser-

Schelfeis

Larsen-

Heimefrontf.

Kirwanv.

H.U.Sverdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

^Ekström-_schelfeis

Jutulstraumen

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Großbritannien

Traversenrouten: Schweden Deutschland Norwegen

Kohnen

Kohnen

fotos: hans oerter

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

(33)

33

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne W erkstatt

Generator Schneeschmelze

2 Schlafräume á 4 Pers.

Sanitär container

Küche Messe Funk, PC, e-mail

Zum Bohr

en

Lager

Kohnen-Station

75°S, 0 °E, 2882 m

(34)

34

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne Generator 2 Schlafräume á 4 Pers.

Sanitär container

Küche

(35)

KGS Waldschule Schwanewede, 17. September 2009 ₃₅

Die Messe

(36)

36

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne: Der Bohrturm

Kohnen Station

75°00‘09“S, 00°04‘06“E, 2892 m (WGS84)

Mittlere Jahres- temperatur: -45 °C

Eisdicke:

2782 ±10m

Akkumulationsrate:

64 kg m

^-2

a

^-1

Eis-Fließgeschwindigkeit:

0,756 m/a

Länge Eiskern:

2774,1 m

Bohrzeitraum:

2001-2006

(37)

37

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit:: Der Eisker nbohr er

Hüllrohr

Kernrohr & Bohrkrone Bohrturm

Motor & Elektronik Antitorque

innen: Chips-Kammer

(38)

38

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Sägen auf 1-Meter -Stücke

(39)

39

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne: V erpacken der Esbohrker ne

(40)

40

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Abtransport der Eisbohrker ne

Twin-Otter von British Antarctic Survey (BAS)

(41)

41

Mt. Pinatubo 1991 foto: NOAA

Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu:

Lufttemperatur

Gasgehalt in der Atmosphäre ^O ² ^N ² ^O

CO 2

CH 4

Aerosole

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne

δ ¹⁸ O, δ ² H

(42)

42

foto: hans oerter, 22.12.2007

Szenenwechsel: Eislabor Bremerhaven

(43)

43

Das Eislabor am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven

Auspacken des Kerns Vorbereitung

für Line-Scan

Längs- und Querschnitte Line-Scan

Horizontalsäge

(44)

44

im Eislabor

(45)

45

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne: Pr obenzuteilung aus dem Eisbohrker n

33 x 33 mm

15 mm 24 mm

54 mm 44 mm

55 mm

98mm

10 mm Dünnschnitte

CFA

10 Be

Archiv

Gase, Staub δ ¹⁸ O, δ ² H

SC

(46)

46

Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO

₂

, CH

₄

and D D

Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome C - CO₂), Spahni et al., 2005 (Dome C - CH₄), EPICA community members, 2004 (DD)

180 210 240 270 300

CO

2

(ppmv)

-450 -420 -390

Cold Warm

D D ice (‰)

300 400 500 600 700

0 200 400 600 800

Age / kyr BP CH

4

(ppbv)

EPICA Dome C data Vostok (black) and Dome C (blue) data

Vostok (black) and Dome C (blue) data

EPICA data are plotted on EDC2, Vostok data on GT4 timescale

100 300 500 700

heute

vor 1850 AD heute 385

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne:

(47)

Zwischenbilanz Antarktis

Südpol liegt auf dem Inlandeis in 2835 Metern Höhe Antarktis: Land von Meer umgeben

Inlandeis gutes Klimaarchiv

Eiskerne zeigen 100.000 Jahre Zyklus

Eiskerne zeigen, dass CO 2 früher niedriger war als heute

(48)

Der Blick in die Zukunft

(49)

49

Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre

Messung an Luftproben

seit 1958

Summary for Policymakers IPCC WGI Fourth Assessment Report

Page 3 of 18

(23.5 [22.0 to 25.0] GtCO ₂ ) per year in the 1990s, to 7.2 [6.9 to 7.5] GtC (26.4 [25.3 to 27.5] GtCO ₂ ) per year in 2000–2005 (2004 and 2005 data are interim estimates). Carbon dioxide emissions associated with land-use change are estimated to be 1.6 [0.5 to 2.7] GtC (5.9 [1.8 to 9.9] GtCO ₂ ) per year over the 1990s, although

these estimates have a large uncertainty. {7.3}

FIGURE SPM-1. Atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane and nitrous oxide over the last 10,000 years (large panels) and since 1750 (inset panels). Measurements are shown from ice cores (symbols with different colours for different studies) and atmospheric samples (red lines). The corresponding radiative forcings are shown on the right hand axes of the large panels. {Figure 6.4}

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

Zeit (Jahre vor 2005)

heute

Messung an Eisproben

Kohlendioxid (ppm) Strahlungsantrieb (W m -2 )

Zeugen des Klimawandels der V er gangenheit: Eisbohrker ne:

49

(50)

50

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

Mittel 1980-1999

CO

2

konstant wie 2000 AD

Jahre AD

Globale Erwärmung an der Er doberfläche (°C)

konstante Jahr-2000-Konzentrationen 20. Jahrhundert

Der Blick in die Zukunft

(51)

51

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

18cm 38cm

23cm 51cm Meeresspiegelanstieg

Mittel 1980-1999

CO

2

konstant wie 2000 AD

Jahre AD

Globale Erwärmung an der Er doberfläche (°C)

konstante Jahr-2000-Konzentrationen 20. Jahrhundert

Der Blick in die Zukunft

(52)

52

Gletscher und Eiskappen

Grönland Antarktis

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

Was verursacht Meeresspiegelanstieg?

1993-2003

mm pro Jahr

57.1%

1.6 ±0.5

27.5%

0.77 ±0.22 0.21 ±0.35 7.5%

0.21 ±0.35 7.5%

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

Summe: 2.8 mm pro Jahr 28 mm

in 10 Jahren Ozean - Ausdehnung

durch Erwärmung

(53)

Zwischenbilanz Blick in die Zukunft

Verbrennen fossiler Brennstoffe Ursache für CO 2 -Anstieg Gehalt an CO 2 und anderen Treibhausgasen steigt

steigende Treibhausgase verursachen Temperaturanstieg Meerespiegel wird in den nächsten Jahrzehnten steigen

Ursache: Wärme-Ausdehnung des Ozeans und Schmelzen

von Gletschern, Inlandeis und schnellere Eisströme

(54)

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Hans.Oerter@awi.de

54

(55)

Wachsende Weltbevölkerung

Quelle: Der Fischer W eltalmanach 2004, Frankfur t a.M. (2003)

(56)

Dr.-Ing. Hans Oerter

Eis - ein Archiv und Warnsignal für Klimaänderungen