Dem Klima auf der Spur - Bohren im Eis der Antarktis · Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO 2, CH 4 and D Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome

Dem Klima auf der Spur - Bohren im Eis

der AntarktisDr.-Ing. Hans Oerter,

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI)in der Helmholtzgemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF)

Bremerhaven

Treffen Führungskräfte -Gruppe, Krefeld, 28. April 2007

2

Vier Vorbemerkungen zur Klimafrage:

Klima in der Presse - in unserem Bewusstsein ?

Kohlendioxid in der Atmosphäre

Lufttemperatur einst und jetzt

Weltbevölkerung

3

1986

20032006

4

Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre

Messung an Luftproben seit 1958

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

Zeit (Jahre vor 2005) heute

Messung an Eisproben

5

Daten von Thermometern (rot) und von Baumringen, Korallen, Eiskernen sowie historischen Aufzeichnungen (blau)

Änderung der Lufttemperatur

Mittel 1961-1990

Mittel 1961-1990

Abw

eich

ung

der

Tem

pera

tur

(°C

) vo

m M

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Jah

re 1

961-

1990

Pieter Brueghel d.J. (1564-1638)

heute

heute

+ 0.6 °C

6

Pieter Brueghel d.J. (1564-1638): Winterlandschaft mit Vogelfalle I, 1601. Kunsthistorisches Museum Wien

7

Wachsende Weltbevölkerung

Quelle: Der Fischer Weltalmanach 2004, Frankfurt a.M. (2003)

8

2. Inlandeis und Klimainformation im Eis

3. Wie gewinnt manEisbohrkerne

4. Was sagen uns die Eisbohrkerne zum Klima?

1. Das Projekt EPICA

9

10° W 0° 10°E

10° W 0° 10°E20°W30°W

74°S

72°S

70°S

68°S

74°S

72°S

70°S

76°S

3000

2500

2000

1500 1000

500

500

100

0 1

500

200

0

2500

3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

KottasCamp DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt-schelfeis

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H.U.S

verd

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Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

Ekström-schelfeis

Jutu

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km0 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie

GroßbritannienTraversenrouten: Schweden Deutschland Norwegen

Kohnen

DML:17. Jan. 2006

2774 m

>300 ka

Dome C:21. Dez. 2004

3272 m

ca. 890 ka(>2x Vostok)

EPICA beinhaltet 2 Eiskerne in der Antarktis:Dome C(75° 06.10’ S, 123° 23.71’ E, 3233 m; ice 3250 ±25m; 25 kg m-2 a-1;

-54.5 °C)

Dronning-Maud-Land (DML)(75° 00.10’ S, 0° 04.07’ E. 2882 m; ice 2782 ±10m; 64 kg m-2 a-1; -44.6 °C)

10 Europäische Länder arbeiten beiEPICA zusammen:

Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Niederlande, Norwegen, Schweden, Schweiz, Vereinigtes Königreich

Die Arbeiten wurden finanziell gefördert von der Europäischen Kommission und durch nationale Beiträge.Für Deutschland: AWI und Deutsche Forschungsgemeinschaft

European Project for Ice Coring in Antarctica(EPICA)

Mario Zucchelli

layo

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ans

oert

er, 2

007

10

Inlandeis und Klimainformation aus Eisbohrkernen

foto: hans oerter, 2006

11

12

Ein Eisschild baut sich aus über

einander liegenden Jahresschichten auf.

foto

s: ha

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13

900500

140

120

100

80

60

40

20

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900500

140

120

100

80

60

40

20

0

550

730

830

28.6 m

41.1 m

53.7 m

122.2 m

134.8 m

02

cm0

2 cm

02

cm

Dichte kg/m3 Dichte kg/m3

Dic

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kg

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Set

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Eis

F

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bla

sen

Dünnschnitte Verdichtungsprozess

Schelfeis, B15 Inlandeis, B32

T = -44.5 °C, A = 62 kg/(m2a)T = -24.7 °C, A = 166 kg/(m2a)

Tiefe (m) Tiefe (m)

gra

fik:

h.o

erte

rAW

I/200

0

Verdichtungsprozess im Eisschild

Mt. Pinatubo 1991 foto: NOAA 14

Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu:

Lufttemperatur

Aerosole

Gasgehalt in der AtmosphäreN2O

H2O2O2

CO2CH4

15

Das “Isotopen-Thermometer” ( 18O)

Sommer/warm

Winter/kalt2005 2004 ‘03 2002 2001 2000 1999 1998 ‘97 ‘96 1995

-44.

6 °C

-50.

9 °C

-35.

1 °C

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

16

EPICA-DML,2774m, >300 ka

JARE3029m, >1000 ka ?

Russl., F, US3700m, 420 ka

China, geplant

EPICA-DC,3270m, 890 ka

I, F, D, UK

Weddellmeer

Rossmeer

AntarktischeHalbinsel

Eiskerntief-bohrungen in der Antarktis

17

Wie bohrt man einen tiefen Eiskern?

Logistik und Bohrtechnik


Kohnen

18

Kohnen

19

foto: j. köhler, 2005

20


Novolazerewskaja Airfield, Antarktis

21


Landung bei Kohnen-Station, Antarktis

Basler BT76 (DC-3)

22

Zur Antarktis6 + 3 Stunden

Kohnen-Station, 11.11.05, 23:05 GMT


23Ganz wichtig: warme Schuhe!


24


EPICA-Bohrcamp Kohnen-Station

25

We

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4 P

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C,

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ail


Kohnen-Station75°S, 0 °E, 2882 m

Zum Bohren

26

We

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2 S

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ail


Kohnen-Station

27

Die Messe

28


Drill und Science Trench im Bau

29


Im Drill Trench: der Bohrturm

30

“Inclined Trench”6 m tief


Inlined Trench

31Das Bohrgerätfoto: hans oerter, 2005

Hüllrohr

Kernrohr & BohrkroneBohrturm

Motor & Elektronik

Antitorque

innen: Chips-Kammer

32

Kernfänger“Schuhe”

Bohrmesser

Kernrohr mit Bohrkronefoto: hans oerter, 2005

Eiskern

33


Erste Inspektion des frischen Kerns

34


Der Science-Trench

35Sägen auf 1-Meter-Stückefoto: hans oerter, 2006

36Di-electric Profiling (DEP)foto: hans oerter, 2006

37


Verpacken der Kerne

38Bereit für den Abtransportfoto: hans oerter, 2006

39


Beladen des Flugzeuges

40Twin-Otter von British Antarctic Survey (BAS)foto: hans oerter, 2006

41

foto: sepp kipfstuhl, 2006

Ein zufriedenes Team: 2774 m; 17. Jan.‘06

42

Probenzuteilung aus dem Eiskern

33 x 33 mm

15 mm 24 mm

54 mm 44 mm

55

mm

98mmfoto: hans oerter, 2006

10

mm

DünnschnitteCFA

18O10Be

Archiv

Gase,Staub

43Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven GebD

Büro

Eislabor

44

Das Eislaboram Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven


Auspacken des Kerns Vorbereitungfür Line-Scan

Längs- und QuerschnitteLine-ScanHorizontalsäge

45Arbeiten mit Eis im Kaltenfotos: hans oerter, 2003

46


Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO2, CH4 and �D

Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome C - CO2),

Spahni et al., 2005 (Dome C - CH4), EPICA community members, 2004 (�D)

180

210

240

270

300

CO

2 (p

pmv)

-450

-420

-390

Cold

Warm

�D ic

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300

400

500

600

700

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4 (p

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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

47

heute

vor 1850 AD

heute 375

48

Vergleich Antarktis (EDML) - Grönland (NGRIP)

Jedes antarktische Isotopen Maximum (AIM) im EDML-Kern entspricht einem DO Ereignis in Grönland (NGRIP)

In der Antarktis beginnt die Erwärmung in einer Kaltphase (Stadial) des Nordens, die Abkühlung in einer Warmphase (Interstadial)

AIM

DO

Quelle: EPICA community members: Nature ,Vol. 444 , November 9, 2006)

49


50

Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Treibhausgase

heute heute

Zeit (Jahre vor 2005)10 000 5 000 0


51

Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Erhöhung der Lufttemperatur


18cm

38cm

23cm

51cm

52

Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Treibhausgase oder Änderung Erdumaufbahn?


Gletscher und Eiskappen

Grönland

Antarktis

53

Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Meerespiegelerhöhung und Ursachen

1961-2003mm pro Jahr

38.2%

45.4%

4.5%12.7%

0.42 ±0.12

0.50 ±0.18

0.05 ±0.120.14 ±0.41

1993-2003mm pro Jahr

57.1%

27.5%

7.5%7.5%

1.6 ±0.5

0.77 ±0.22

0.21 ±0.350.21 ±0.35

Summe Modell: 1.1 ±0.5

Summe Messung: 1.8 ±0.5

Differenz: -0.7 ±0.5

(100%) 2.8 ±0.7

3.1 ±0.7

-0.3 ±1.0

(100%)


54

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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