Hans Oerter
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft, Bremerhaven
Aus dem Eis der Vergangenheit
für das Klima der Zukunft lernen
Einleitung: Ein Blick in eisige Landschaften.
Wo und wie bohrt man Eiskerne ?
Was lernen wir aus den Eiskernen
über das Klima der Vergangenheit ?
Was erwartet uns in der Zukunft ?
Alpine Gletscher -
Indikator für Klimaveränderung
Hintereisferner,
Ötztaler Alpen 2010
Postkarte um 1910 Aufnahme September 2010
Photochromiekarte No. 13503, München: Purger & Co. (um 1910) Photo: Hans Oerter, 11. September 2010
um 1930 um 1980
Beispiel Vernagtferner/Ötztaler Alpen
foto: hans oerter
, 2006
Grönländisches Inlandeis -
Indikator für Klimaveränderung
Schmelzen des Grönländischen
Inlandeises
Die Abbildung zeigt die Fläche des Grönländischen Eisschildes auf der, in der Zeit von 1979-2008,
Eisschmelze auftrat. Die Fläche wurde aus
Satellitenbildern abgeleitet. Zwischen 33 and 55%
des gesamten Eismassenverlustes des
Grönländischen Eisschildes stammt von der Eismenge, die an der Oberfläche schmilzt und abfließt.
Die Fläche mit Eisschmelze nahm zwischen 1979 und 2008 um etwa 30% zu.
Die beiden Extremjahre waren 2007, mit der
maximalen Flächenausdehnung und 1992, mit der minimalen Ausdehnung.
Aus Modellrechnungen und Satellitenbeobachtung ergab sich für 2007, dass die Fläche mit
oberflächigem Schmelzen etwa 50% der gesamten Oberfläche des Grönländischen Eisschildes
entsprach.
Quelle: NSIDC/Steffen et al. 2008.
1050 km
2670 km
Arktisches Meereis -
Indikator für Klimaveränderung
foto: hans oerter, 2010
Quelle: www .iup.physik.uni-br emen.de
Arktis - Winter
Nordpol
+
60° N 60° N
Nordpol
+
Arktis - Sommer
Antarktisches Meereis
foto: hans oerter
Meereisausdehnung Antarktis
Antarktis - Winter
Rossmeer 60° S Südpol
+
Weddellmeer
www .iup.physik.uni-br emen.de Antarktis - Sommer 60° S
Südpol
+
Weddell- meer
Rossmeer
Ross-
meer Quelle:
www .iup.physik.uni-br emen.de
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
Südpol 60° S
Google Earth, 2010 Google Earth, 2010
Neumayer-Station
Kohnen-Station
Dome C
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
Scott-Amundsen-Base (USA)
foto: Forest Banks, IceCube project, 2005
neue Station, seit 2003
foto: hans oerter, 2010
Am Nordpol
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
Südpol 60° S
Google Earth, 2010
Neumayer-Station
Kohnen-Station
Dome C
oerter 2008 oerter 1990
Wo und wie bohrt man Eiskerne ?
Ein Eisschild baut sich aus über
einander liegenden Jahresschichten auf.
fotos: hans oerter
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
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, AWI
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)
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-schelfeisJu tulstraume
n
SANAEIII Nowolaserewskaja
Kohnen
Kohnen
Südpol Kohnen
Dome C
oto: Ude Cieluch, Alfred-Wegener-Institut, 2009
Luftaufnahme der Neumayer-Station III, im
Hintergrund die Atka-Bucht.
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-schelfeisJu tulstraume
n
SANAEIII Nowolaserewskaja
Kohnen
Kohnen
W erkstatt
Generator Schneeschmelze
2 Schlafräume á 4 Pers.
Sanitär container
Küche Messe Funk, PC, e-mail
foto: hans oerter, 2006Zum Bohr
en
Lager
Kohnen-Station
Generator 2 Schlafräume á 4 Pers.
Sanitär container
Küche
foto: hans oerter, 2006
Kohnen Station
75°00‘09“S, 00°04‘06“E, 2892 m (WGS84)
Mittlere Jahres-
temperatur: -44.6 °C
Eisdicke:
2782 ±10m
Akkumulationsrate:
64 kg m
-2a
-1Eis-Fließgeschwindigkeit:
0,756 m/a
Länge Eiskern:
2774,1 m
Bohrzeitraum:
2001-2006
Hüllrohr
Kernrohr & Bohrkrone Motor & Elektronik
Antitorque
innen: Chips-Kammer
, 2006
Was lernen wir aus den Eiskernen
über das Klima der Vergangenheit ?
Gasgehalt in der Atmosphäre
foto: h.oerter, 2006
Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu:
Lufttemperatur
Aerosole
er gangenheit: Eisbohrker ne δ 18 O, δ 2 H, stabile Isotope
CO 2
N 2 O
CH 4
O 2
N 2
Erde
mit
Treibhauseffekt
kurzwellig langwellig
Sonne H 2 O
N 2 O
CO 2
CH 4
Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich!
Atmosphäre
ohne
Treibhausgase -18°C
+15°C
Das Eislabor am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven
foto: hans oerter, 2002
Horizontalsäge
Das Eislabor am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven
foto: hans oerter, 2002
Auspacken des Kerns Vorbereitung für Line-Scan
Horizontalsäge Line-Scan
foto: hans oerter, 2003
Das Eislabor am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven
foto: hans oerter, 2002
Horizontalsäge Line-Scan Längs- und Querschnitte
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
5 5 mm
98mm
foto: hans oerter, 2006
1 0 mm Dünnschnitte
CFA
10 Be
Archiv
Gase, Staub δ 18 O, δ 2 H
SC
SC: wird vom Steering Committee
auf Antrag verteilt
$QWDUFWLFLFHFRUHUHFRUGV9RVWRNDQG(3,&$&2
&+
DQG D '
&2 SSPY
*VSK
>HYT
D'LFHÆ
&+ SSEY
,70*(+VTL*KH[H
=VZ[VRISHJRHUK+VTL*IS\LKH[H
=VZ[VRISHJRHUK+VTL*IS\LKH[H
vor 1850 AD heute 387
er gangenheit: Eisbohrker ne:
Was erwartet uns in der Zukunft ?
, 2003
42
Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre
Summary for Policymakers IPCC WGI Fourth Assessment Report
(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 )
Messung an Luftproben
seit 1958 1835 1864 1886 1835 1864 1886
Kyoto
Informationen aus dem IPCC- Report 2007:
Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur
.ipcc.ch)
Mittel 1980-1999
CO
2konstant wie 2000 AD
doberfläche (°C)
konstante Jahr-2000-Konzentrationen 20. Jahrhundert
Der Blick in die Zukunft
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
2konstant wie 2000 AD
Jahre AD
Globale Erwärmung an der Er doberfläche (°C)
konstante Jahr-2000-Konzentrationen 20. Jahrhundert
Der Blick in die Zukunft
Änderungen des
Kohlendioxid- (CO 2 ) und Methangehalts (CH 4 )
während der vergangenen 800 000 Jahre, gemessen
Monnin et al., 2001: Science, 291: 112-114.
Petit et al., 1999: Nature, 399: 429-236.
Pepin et al., 2001: J. Geophysical Res. 106:
31,885-31,892.
Raynaud et al., 2005: Nature, 436: 39-40.
Siegenthaler et al., 2005: Science, 310:
1313-1317.
Luethi et al., 2008: Nature, 453: doi:10.1038/
nature06949
the Carbon Dioxide Information Analysis Center (http://cdiac.ornl.gov).
CO2: Pieter Tans NOAA/ESRL
www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends
CO
2data is a compilation of the following records:
Loulergue, L., et al., 2008: Nature, 453:
383-386.
CH
4data:
Current atmospheric concentrations:
Vergleich mit
atmosphärischen Werten von 2008 AD
Mögliche Konzentrationen in der Zukunft nach den
IPCC AR4 Rechnungen für das Jahr 2100.
CO2 and CH4 Concentrations Past, Present and Future
"#!
#!!
$#!
%!!!
%"#!
%#!!
#!
%!!
%#!
"!!
"#!
&!!
&#!
'!!
CO2 (ppmv)
CH 4 (ppbv)
2008 384 ppmv
2008 1855 ppbv IPCC AR4 Scenarios for 2100 AD
%$#!
"!!!
'#!
##!
#!!
~3500 ppbv
~1200 ppmv
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
2007
Jahreszeitliche Veränderung der Meereisbedeckung
2007
2010
2010
Arktis Antarktis
Max : Min ≈ 3 : 1 Max : Min ≈ 6 : 1
Mittel 1973-2008 Mittel 1972-2008
≈ -30%
Ausdehnung des Meereises in der nördlichen Hemiphäre am Ende des Nord-Sommers
(September).
Dargestellt sind Ergebnisse von 15 Modellen, wie sie für unterschiedliche Szenarien im IPCC-Bericht 2007
verwendet wurden (punktierte Linien).
Der Mittelwert aus den 15 Modellen ist als schwarze durchgezogene Linie dargestellt.
Die aus Satellitendaten abgeleiteten Werte zeigt die dicke rote Kurve.
Die Abbildung zeigt, dass die Eisfläche um 11,2% pro Dekade abnimmt, eine deutliche stärkere Abnahme als in allen IPCC-Szenarien.
Am Ende des Sommers 2009 (und 2010) war die mit Meereis bedeckte Fläche in der Arktis zwar größer als in den Jahren 2007 und 2008 mit der bisher beobachteten minimalen Meereis-Ausdehnung.
Man muss aber beachten, dass die meereisbedeckte
Fläche noch nicht wieder den Status früherer Jahre erreicht hat und, dass die Abnahme der Eisfläche den IPCC-
Szenarien um 30 Jahre voraus ist !
Neuere Modellläufe zeigen, dass ein im Sommer fast eisfreies Nordpolarmeer noch vor der Mitte dieses Jahrhunderts erwartet werden kann.
Quelle: National Snow and Ice Data Center, University of Colorado at Boulder, USA. Updated from Stroeve et al. 2007.iii
Koç N, Njåstad B, Armstrong R, Corell RW, Jensen DD, Leslie KR, Rivera A, Tandong Y & Winther J-G (eds) 2009.
Melting snow and ice: a call for action. Centre for Ice, Climate and Ecosystems, Norwegian Polar Institute.
Abnahme des arktischen Meereises
30
Jahre
10,6
8,9
7,4
6,8 5 4 3 2
Entwicklung Weltbevölkerung in Milliarden
2050
hohe Projektion
2050
mittl. Projektion
2050
niedr. Projektion
1804 1927
1960 1974
1987
2009
eltalmanach 2004/2010, Frankfurt a.M. (2003, 2009)
Wachsende Weltbevölkerung
foto: hans oerter, 1998
