Nachweis anthropogener Klimaeinfl\u00fcsse in Schnee und Firn der Ostantarktis<\/p>\n
Die Antarktis ist ein elementarer Bestandteil des globalen Klimasystems. Einerseits sind die Eismassen der Antarktis ein einzigartiges Klimaarchiv, das sich \u00fcber Jahrtausende stetig aufgebaut hat. Analysen von stabilen Wasserisotopen (\u03b418<\/sup>O und \u03b42<\/sup>H) und Aerosolen (u.a. Ionen aus Meersalz und biogenen Emissionen), die als indirekte Anzeiger des Klimas in Eiskernen (\u201eKlimaproxies\u201c) dienen, machen Rekonstruktionen der Klimahistorie m\u00f6glich. Durch Gaseinsch\u00fcsse im Eis kann sogar die Pal\u00e4oatmosph\u00e4re direkt untersucht werden. Andererseits ist die Antarktis stark vom globalen Klimawandel betroffen. Steigende Temperaturen sorgen f\u00fcr fl\u00e4chendeckenden Massenverlust der Westantarktis und regionale Massenverluste der Ostantarktis. Der antarktische Eisschild kann bei vollst\u00e4ndigem Abschmelzen zu einer Erh\u00f6hung des globalen Meeresspiegels um ca. 60\u00a0m beitragen.Zu beiden Forschungsaspekten der Glaziologie \u2013 dem Blick in die Vergangenheit und in die Zukunft \u2013 liefert diese Arbeit wichtige Erkenntnisse. Insbesondere aus logistisch schwer zug\u00e4nglichen Gebieten wie dem ostantarktischen Plateau, gibt es bisher nur wenige Felddaten. Diese sind aber sowohl f\u00fcr die Untersuchung der Signalbildung von Klimaproxies als auch zur Validierung von Ergebnissen aus (satellitengest\u00fctzter) Fernerkundung unerl\u00e4sslich.<\/p>\n Das ostantarktische Plateau erstreckt sich von 20\u00b0W bis 45\u00b0O auf einer H\u00f6he \u00fcber 2000\u00a0m\u00a0NN. Im antarktischen Sommer 2016\/17 wurden dort auf einer Traverse zwischen der Kohnen Station (0\u00b0\u00a04\u2019O,\u00a075\u00b0\u00a00\u2019S) und der verlassenen Plateau Station (40\u00b0\u00a033\u2019O,\u00a079\u00b0\u00a015\u2019S) Schneekerne beprobt. Mittels R\u00f6ntgen-Computertomographie wurden die Dichte und stratigraphische Eigenschaften des Schnees bestimmt. Danach wurden die Kerne unter Reinraumbedingungen bei -18\u00b0C in 1\u00a0cm oder 2\u00a0cm Aufl\u00f6sung in einzelne Proben geschnitten, wof\u00fcr im Rahmen dieser Studie ein spezielles Ger\u00e4t entwickelt wurde. Die Einzelproben wurden auf stabile Wasserisotope sowie auf anorganische Ionen analysiert. Dieser Ansatz der Multiparameteranalyse erlaubt es, verschiedene Einzelparameter kombiniert zu betrachten und somit die Historie der Schneedecke besser nachzuvollziehen.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0Mehrere Schneekerne pro Probenahmeort lassen eine repr\u00e4sentativere Ermittlung der untersuchten Parameter zu. Die kleinr\u00e4umige Variabilit\u00e4t, die durch stratigraphisches Rauschen oder postdepositionale Prozesse verursacht wird, kann dadurch herausgefiltert werden.<\/p>\n Die Dichte von Oberfl\u00e4chenschnee wird als Parameter ben\u00f6tigt, um die durch Satelliten gemessene H\u00f6hen\u00e4nderung der Eisschilde in eine Massenbilanz umzurechnen. Aufgrund fehlender gro\u00dffl\u00e4chiger Daten wird diese Dichte h\u00e4ufig modelliert. Durch das Beprobungskonzept kann eine repr\u00e4sentative Oberfl\u00e4chenschneedichte mit einem relativen Fehler von weniger als 1,5% an jedem Probenahmeort ermittelt werden. Entlang der Traversenroute betr\u00e4gt die mittlere Oberfl\u00e4chenschneedichte 355\u00a0kg\u00a0m-3<\/sup> und zeigt eine geringere Abh\u00e4ngigkeit von der Temperatur und Akkumulationsrate als angenommen. Die modellierten Werte weisen eine deutliche Diskrepanz von ca. -10% zu der gemessenen Dichte auf. Eine vereinfachte Kalkulation zeigt, dass durch die modellierte Schneedichte das Massenbudget der Firns\u00e4ule auf dem ostantarktischen Plateau um 3% untersch\u00e4tzt wird. Parametrisierungen der Oberfl\u00e4chenschneedichte k\u00f6nnen mit den pr\u00e4sentierten Daten angepasst werden und somit die Genauigkeit der Massenbilanz der Ostantarktis verbessern.<\/p>\n Krusten in polarem Schnee sind ein stratigraphisches Detail, das beispielsweise zur Charakterisierung der Umweltbedingungen in entlegenen Regionen der Eisschilde genutzt wird. Im Rahmen dieser Arbeit wird der erste Datensatz zur r\u00e4umlichen Verteilung von Krusten in polarem Schnee vorgestellt \u2013 nicht nur mit Daten vom ostantarktischen Plateau, sondern auch aus Gr\u00f6nland. Entgegen der Annahme, mehr Krusten an Orten mit geringerer Akkumulationsrate zu finden, nimmt die Gesamtzahl der Krusten pro Meter mit sinkender Akkumulationsrate ab. Die Ergebnisse deuten einen linearen Zusammenhang zwischen der Anzahl an Krusten und der logarithmischen Akkumulationsrate an. Eine Nutzung von Krusten zur saisonalen Datierung ist ebenfalls m\u00f6glich. Sie k\u00f6nnen als stratigraphisches Element unterst\u00fctzend zur Datierung mit chemischen Proxies herangezogen werden. Die Auswirkungen von Krusten auf R\u00fcckstreueigenschaften in der Fernerkundung und auf die Ventilation der Firns\u00e4ule k\u00f6nnten Themen k\u00fcnftiger Forschung sein.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0Eine exemplarische, kombinierte Untersuchung aus stratigraphischen und chemischen Eigenschaften der Schneedecke l\u00e4sst eine Rekonstruktion des kontinuierlichen Aufbaus einer D\u00fcne durch Driftschnee zu. Ob die chemische Signatur f\u00fcr diese Depositionsart charakteristisch ist, muss aber mit weiteren Daten noch belegt werden.<\/p>\n Messungen von \u03b418<\/sup>O und \u03b42<\/sup>H k\u00f6nnen durch ihre direkte Beziehung zur Temperatur des Niederschlags zur Rekonstruktion des Pal\u00e4oklimas von saisonalen bis tausendj\u00e4hrigen Zeitskalen genutzt werden. Doch auf kurzen Zeitskalen erschweren mechanische (u.a. Umlagerung durch Winde) und physikalische Prozesse (u.a. Sublimation und Diffusion) an der Oberfl\u00e4che, insbesondere in Gebieten mit geringer Akkumulationsrate, die zeitliche Zuordnung der gemessenen Signale. Ein Anstieg des Deuterium-Exzesses \u00fcber die obersten cm in der Mehrzahl der untersuchten Schneekerne l\u00e4sst auf einen starken Sublimationseffekt schlie\u00dfen. Deshalb zeigen Proben \u00fcber gr\u00f6\u00dfere Tiefenintervalle st\u00e4rkere Korrelation mit der Temperatur und der geographischen H\u00f6he. Zyklen in \u03b418<\/sup>O lassen sich rund um die Kohnen Station noch als saisonale Signale interpretieren, unter einer Akkumulationsrate von50\u00a0kg\u00a0m-2<\/sup>a-1<\/sup> jedoch sind sie von postdepositioneller Diffusion \u00fcberpr\u00e4gt und demzufolge nicht mehr zur Datierung der Schneedecke auf kurzen Zeitskalen geeignet.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0Ein Vergleich mit dem atmosph\u00e4rischen Zirkulationsmodell ECHAM6-wiso validiert den Trend von \u03b418<\/sup>O des Modells entlang der Traverse, zeigt aber einen konstanten Offset. Modellierte Schneeprofile mit den Niederschlagswerten aus ECHAM6-wiso und einem Diffusionsmodell stellen die gemessenen Profile in der Tiefe 1-2\u00a0m gut dar. Von der Oberfl\u00e4che bis 1\u00a0m Tiefe aber scheinen Umlagerung und Sublimation das \u03b418<\/sup>O Signal (postdepositionell) wesentlich zu beeinflussen. Diese Prozesse m\u00fcssen in der Zukunft noch weiter quantifiziert werden, um die Interpretation von stabilen Wasserisotopen als Proxy f\u00fcr die Temperatur zu verbessern.<\/p>\n Auf der einen Seite kann die Ver\u00e4nderung der Oberfl\u00e4chenschneedichte zwischen Proben aus dem Jahr 2005\/06 und Proben dieser Studie auf unterschiedliche Volumenfehler bei der Probenahme zur\u00fcckgef\u00fchrt werden und nicht auf eine Ver\u00e4nderung der klimatischen Bedingungen. Auf der anderen Seite zeigen Mittelwerte von \u03b418<\/sup>O \u00fcber die letzten Dekaden eine Tendenz zu steigenden \u03b418<\/sup>O (und damit eine steigende Temperatur) auf dem ostantarktischen Plateau. Diese Werte liegen zwar innerhalb der Schwankungsbreite der nat\u00fcrlichen Variabilit\u00e4t, k\u00f6nnen aber erste Anzeichen daf\u00fcr sein, dass Klimaproxies im Schnee des ostantarktischen Plateaus den globalen Temperaturanstieg bereits aufgezeichnet haben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Nachweis anthropogener Klimaeinfl\u00fcsse in Schnee und Firn der Ostantarktis Die Antarktis ist ein elementarer Bestandteil des globalen Klimasystems. Einerseits sind die Eismassen der Antarktis ein einzigartiges Klimaarchiv, das sich \u00fcber Jahrtausende stetig aufgebaut hat. Analysen von stabilen Wasserisotopen (\u03b418O und \u03b42H) und Aerosolen (u.a. 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