KLIMA: Rekordsommer schädigt Boden dauerhaft

Laut Dr. Reiner Schroll vom Institut für Bodenökologie des GSF-Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit lassen Hitzerekorde und anhaltende Trockenheit wie in den Sommern 2003 und 2006 nicht nur Pflanzen vertrocknen, auch Böden können dauerhaft geschädigt werden: Herbizide werden nach Dürre schlechter abgebaut. Sein Team stellte dies in einem Langzeitversuch fest. Darin wurde die Fähigkeit von Böden untersucht, das Herbizid Isoproturon abzubauen. Schon nach der Trockenheit im Sommer 2003 brach die Abbaukapazität des Bodens dramatisch ein. Insbesondere in den obersten Zentimetern fand nur noch ein sehr geringfügiger Abbau statt. "Trockenheit und Hitze führten zu tief greifenden Veränderungen in der Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft, die auch durch langzeitiges Wiederanfeuchten des Bodens vor den Untersuchungen nicht rückgängig gemacht werden konnten", erklärt Schroll.

KLIMA: Sonne wirkt auf Waschmittel

Die Atmosphäre steuert ihre Reinigung wesentlich effizienter als bisher angenommen. Das berichten Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und des Deutschen Wetterdiensts (DWD). Sie hatten fünf Jahre lang die Menge des wichtigsten "Waschmittels" in der Atmosphäre bestimmt: des Hydroxyl-Radikals (OH-Radikal). Dieses ist ein hochreaktives Molekül, das den Abbau der meisten Schadstoffe startet und dabei auch selbst verbraucht wird. Schwankende Schadstoffmengen wirken sich aber kaum auf die "Waschmittelmenge" in der Luft aus, wie die Forscher nun feststellten. Der einzige messbare Einfluss ist die Sonnenstrahlung. Laut Franz Rohrer vom Jülicher Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre hängt das Auf und Ab der Waschmittelmenge nur mit der Intensität der Sonnenstrahlung zusammen. "Das bedeutet allerdings nicht, dass nur die Sonne die OH-Konzentration steuert", erläutert Rohrer. "Das OH-Radikal selbst scheint seine chemische Umgebung so zu beeinflussen, dass wir andere Einflüsse nicht sehen. Forscher diskutieren seit einigen Jahren, ob die Atmosphäre die global steigende Luftverschmutzung nicht mehr verkraftet und daher die Menge des OH-Radikals abnimmt", sagt Rohrer, "Wir sehen aber zum Glück bisher keinen Hinweis darauf." Tel. über 02461-61-4661, Fax -4666, E-Mail: a.lindner@fz-juelich.de

KLIMA: Was machte die Erde kühl?

Die Klimageschichte der Nordpolarregion konnte erstmals anhand eines arktischen Bohrkerns rekonstruiert werden. Absolut neu und überraschend ist, dass sich die Arktis wesentlich früher abgekühlt hat, als bisher angenommen. In der Bohrung auf dem Lomonosow-Rücken im Rahmen des seit langem laufenden „Integrated Ocean Drilling Programm“ (IODP) hat man eistransportiertes Material in Ablagerungen gefunden, die 45 Millionen Jahre alt sind. Erste Teile der Antarktis begannen ebenfalls vor rund 43 Millionen Jahren zu vereisen. Die Wissenschaftler, darunter solche des Alfred-Wegener-Instituts in Bremerhaven, leiten daraus ab, dass die Abkühlung der Erde seit etwa 50 Millionen Jahren durch entsprechende Prozesse an beiden Polen gesteuert wurde. Eine wichtige Rolle spielen dabei den IODP-Forschern zufolge überwiegend Treibhausgase wie Methan und Kohlendioxyd. Die bisherige Rekonstruktion der Langzeit-Klimageschichte der Erde beruhte überwiegend auf geologischen Informationen aus nicht-polaren Breiten. Aufgrund der logistischen Herausforderungen waren entsprechende Archive aus den polaren Gebieten nur schwer zu gewinnen. Im Spätsommer 2004 wurden drei Eisbrecher eingesetzt, um den 400 Meter langen Sedimentkern vom dem in der zentralen Arktis gelegenen Lomonosow-Rücken zu erhalten. Bereits vor dieser Tiefbohrung war bekannt, dass sich die Erde vor 100 Millionen Jahren abzukühlen begann. Die vorhandenen Klimadaten suggerierten, dass die Abkühlung durch die Vereisung in der Antarktis gesteuert wurde. Die Arktis kühlte nach diesem Modell erst sehr viel später vor rund zehn Millionen Jahren ab. Diese Meinung muss nun revidiert werden. Aus den erstmalig sehr langen Bohrkernen mit arktischen Sedimenten lässt sich ablesen, dass vor rund 55 Millionen Jahren etwa 50 Prozent des heutigen arktischen Ozeans noch nicht existierte und die Wassertemperaturen bei maximal 24 Grad Celsius lagen. Vor und nach diesem Klimaoptimum lagen die Wassertemperaturen in der Arktis nur bei 18 Grad Celsius. Tel. 0471-4831-1742; E-Mail: medien@awi-bremerhaven.de

KLIMA: dem Schnee seine Geschichte entlocken

Katja Schladitz von der Abteilung Modelle und Algorithmen in der Bildverarbeitung und ihr Team haben ein sogenanntes MAVI-Modul programmiert. Dabei handelt es sich um ein modulares Softwaresystem des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik, ITWM Kaiserslautern. Üblicherweise erfasst und quantifiziert es geometrische Parameter von Mikrostrukturen - also etwa Schäume, Faserverbundwerkstoffe, Textilien oder Beton und andere Baustoffe. "Strukturell betrachtet ist Schnee ein offenporiger Schaum", sagt Schaditz. Wie Luft ins Eis kommt, untersuchen derzeit Forscher in der Antarktis. Mit dabei haben sie zwei Computertomographen und die Auswertungssoftware des Fraunhofer-Forscher für Volumenbilder. Die Erkenntnisse sollen helfen, aus uralten Eisbohrkernen noch mehr klimarelevante Daten zu gewinnen. Die Bohrkerne enthalten Luft, die wie die Atmosphäre zu der Zeit zusammengesetzt ist, als Schnee zu Firn und schließlich in 80 bis 100 Metern Tiefe zu Eis verdichtet wurde. Erst Eis schließt so dicht ab, dass kaum Gasaustausch mit der Atmosphäre stattfindet. Daher kann der eisige Käfig bis zu tausend Jahre älter sein als die Luft darin. Mit 27 Kollegen arbeitet Johannes Freitag vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven an der antarktischen Station Kohnen am European Project for Ice Coring in Antarctica EPICA, das dem Eis immer ältere und genauere Klimadaten entlocken will. Dafür bohren die Forscher kilometertief in den Eispanzer des Kontinents. Tel. 0631-31600-4625, Fax –5625, E-Mail: katja.schladitz@itwm.fraunhofer.de - Internet: http://www.awi-bremerhaven.de

KLIMA: Gletscher ziehen sich zurück

Bis zum Jahr 2100 wird der Anstieg des Meeresspiegels aufgrund abschmelzender Eiskappen nur etwa halb so stark sein wie bisher angenommen. Allerdings schmelzen die Hochgebirgsgletscher deutlich schneller als bisher geglaubt. Dies ergibt eine in Zusammenarbeit mit dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven durchgeführte Studie auf Grundlage neuer Daten. Sie kombiniert Prognosen aus globalen Klimamodellen mit Vorhersagen zur Veränderung der Eismassen. Zum ersten Mal haben die Wissenschaftler dabei die polaren Eisschilde und die Gebirgsgletscher getrennt betrachtet. "In unserer Veröffentlichung beschreiben wir einen geringeren Anstieg des Meeresspiegels bis 2100 als bisher angenommen, der Beitrag des Schmelzwassers ist nur etwa halb so hoch wie bisher vermutet", sagt Dr. Sarah Raper vom Alfred-Wegener-Institut. "Das beschleunigte Abschmelzen der Berggletscher ist dagegen ein bedeutend höheres Risiko als bisher angenommen. Schon bald kann das zu katastrophalen Überschwemmungen durch Gletscherseen führen, vor allem in Hochgebirgsregionen wie Nepal." Für präzisere Voraussagen werden allerdings mehr Daten von den Gletschern benötigt. "Weder die USA noch Kanada haben komplette Daten über ihre Gletscher", erklärt Dr. Roger Braithwaite von der Universität in Manchester. Bisher gingen Wissenschaftler von einem Anstieg der Meeresspiegel aufgrund der Klimaerwärmung von rund 40 Zentimeter bis zum Jahr 2100 aus. Man nahm an, Schmelzwasser von den Eiskappen der Pole und den Gletschern der Hochgebirge trage zu rund einem Viertel dazu bei. Der Rest ist auf die Folge erhöhter Wassertemperaturen und der damit verbundenen Ausdehnung der Wassermassen in den Weltmeeren zurückzuführen. Tel. 0471-4831-1680; E-Mail: medien@awi-bremerhaven.de

KLIMA: Am Nordpol war es früher kalt als angenommen

Zigtausende Daten von aus dem Meeresboden hervorgeholten Bohrkernen hat Dr. Manfred Mudelsee vom Institut für Meteorologie der Universität Leipzig während seines Studienaufenthaltes in Boston verglichen. Sein Fazit: Die Vereisung des Nordpols begann etwa 500.000 Jahre früher als bisher angenommen, also schon vor 3,6 Millionen Jahren. Auskunft darüber gibt ein Geschöpf, das Physikern, Geologen und Meteorologen erzählt, wie sich das Klima auf der Erde vor drei, vier oder fünf Millionen Jahren darstellte. Der Winzling nennt sich Foraminifere und sieht aus, als sei er aus mehreren Kugeln zusammengedrückt. Zu seinen Lebzeiten vor besagten Jahrmillionen hat das im Meer beheimatete Schalentierchen Kalziumkarbonat in seine Außenhülle eingelagert, also eine chemische Verbindung, die neben Kalzium und Kohlenstoff auch Sauerstoff enthält. Dieser Sauerstoff wiederum gibt durch die Schwere seiner Isotope Auskunft über die zum Zeitpunkt seiner Einlagerung herrschenden Temperaturen. Die Sauerstoff-Isotope informieren aber auch über die globale Eismenge: Das Eis an den Polen ist isotopisch leicht. In einer Eiszeit mit mehr Eis an den Polen, fehlt damit dem Meerwasser wie den Foraminiferen dieses leichte Isotop: der Kalk wird "schwerer". Dies machen sich die Klimaforscher zu Nutze, indem sie aus der Tiefe des Meeresbodens 100 bis 200 Meter lange Bohrkerne hervorholen und diese sozusagen als Zeitleiste benutzen. Aus den Daten lässt sich extrahieren, dass die Eisvolumenzunahme einer Senkung des globalen Meeresspiegels um rund 44 Metern entspricht. Laut Mudelsee verlief der Klimaübergang langsamer als bisher angenommen. Deshalb sind wahrscheinlich nicht singuläre Ereignisse wie Kometeneinschlag, sondern eher langsam wirkende Ursachen für den Wandel verantwortlich: tektonische Änderungen. Tel. 0341-97-32948, E-Mail: mudelsee@uni-leipzig.de - Internet: http://www.uni-leipzig.de/~meteo/mudelsee/

KLIMA: Erde eiert – Eis kommt

Vor etwa 13 bis 14 Millionen Jahren dehnte sich die Eiskappe der Antarktis sprunghaft bis an die Küsten des Kontinents aus. Wissenschaftler der Universität Kiel und des DFG-Forschungszentrums Ozeanränder in Bremen fanden jetzt in ungewöhnlich detaillierten Meeresablagerungen aus dem Pazifik neue Hinweise auf die Mechanismen dahinter. Prof. Wolfgang Kuhnt und Dr. Ann Holbourn von der Marinen Mikropaläontologie der Uni Kiel führen die "globale Abkühlung" vor 14 Millionen Jahren auf Veränderungen im marinen Kohlenstoffkreislauf, zeitgleiche Variationen der Erdumlaufbahn und der Neigung der Erdachse zurück. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sich das Eis in der Antarktis stärker ausbreitete, wenn der Neigungswinkel der Erdachse geringer wurde, was in einem Zyklus von 41.000 Jahren geschieht. Dadurch treffen die Sonnenstrahlen besonders in den hohen Breiten im Sommer flacher auf die Erdoberfläche, so dass die Antarktis abkühlt. Gleichzeitig wird dabei mehr Feuchtigkeit zum Südpol transportiert. Dort fällt dementsprechend mehr Schnee, der nach und nach zu Eis wird.  „Sprunghaft“ freilich bedeutet bei den Geologen natürlich nicht von heute auf morgen: Es handelt sich um einen Zeitraum von rund 80.000 Jahren. Die südliche Polarregion unserer Erde liegt unter bis zu vier Kilometer dicken Eiskappe verborgen. Doch das war nicht immer so - vor 60 Millionen Jahren war die Erde noch eisfrei, vereiste dann aber in mehreren Phasen bis zu einem Zustand, der dem heutigen ähnelt. Das Forscherteam, zu dem auch Professor Dr. Michael Schulz vom DFG-Forschungszentrum Ozeanränder gehört, wollte herausfinden, warum sich die Eiskappe am südlichen Pol plötzlich so stark ausdehnte. Hierzu untersuchten die Wissenschaftler 13 bis 14 Millionen Jahre alte Meeresablagerungen aus dem Miozän. Die Ablagerungen stammen aus dem Pazifik, und zwar vom Meeresboden vor Peru und aus der Nähe von Hong Kong und lieferten ungewöhnlich genaue Klima-Informationen. Der Nachweis dieser kausalen Zusammenhänge gelang den Forschern durch die Analyse von Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopen in den Kalkschalen winziger Meeresorganismen (Foraminiferen); dies erlaubt Rückschlüsse auf das Eisvolumen und Kohlendioxidwerte. Dabei wurde ein Zeitraum von etwa zwei Millionen Jahren mit einer zeitlichen Probenauflösung von 4000 Jahren betrachtet. Gewonnen wurden die Daten im Rahmen des seit Jahrzehnten laufenden, unter anderem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geföderten „Ocean Drilling Program“. Tel. 0431-880-2924, E-Mail: wk@gpi.uni-kiel.de und  mschulz@palmod.uni-bremen.de - Internet http://www.rcom-bremen.de

KLIMA: Tropenparadies am Südpol?

Anhand der geochemischen Zusammensetzung der Schalen großwüchsiger, schnell wachsender Muscheln konnten Wissenschaftler der Ruhr-Universität um Dr. Thomas Steuber vom Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik gemeinsam mit Kollegen aus Marseille und Amsterdam jetzt erstmals die Veränderung der jahreszeitlichen Temperaturschwankungen des Meerwassers in der Kreidezeit rekonstruieren. Die Ergebnisse geben Antwort auf die Frage, wie das Erdklima in Zukunft aussehen könnte, wenn sich die Atmosphäre weiterhin erwärmt. Die Kreidezeit, eine sehr warme Phase der Erdgeschichte, liegt die ca. 120 bis 65 Millionen Jahre zurück. "Die in jüngster Vergangenheit beobachteten globalen Temperaturveränderungen sind ziemlich unbedeutend, wenn man die Kreidezeit berücksichtigt", erklärt Dr. Thomas Steuber: Vor 100 Millionen Jahren waren die Polarregionen von Wäldern bedeckt. Die Jahresmitteltemperaturen in der Nähe des Nordpols lagen bei 20°C und in den polaren Flüssen tummelten sich Krokodile. Das Meerwasser der tropischen Breiten war bis zu 36°C warm. Afrika und Europa lagen damals weiter auseinander als heute, und die Küsten des heutigen Mittelmeers, das damals als breiter Ozean den Indischen Ozean über die Karibik mit dem Pazifischen Ozean verband, waren von ausgedehnte Riffgürteln und Karbonatplattformen umsäumt - tropische Urlaubsparadiese, wie es sie heute nur in Australien und im karibischen Raum gibt. Um Temperaturen in der Kreidezeit zu rekonstruieren, untersuchen die Forscher die Schalen von Muscheln aus dieser Zeit, Fundstücke von der Karibik bis zur arabischen Halbinsel. Die Muscheln bauten je nach Wassertemperatur unterschiedliche Mengen verschiedener Sauerstoffisotope in ihre Schale ein. Da sie ca. vier Zentimeter pro Jahr wuchsen, lässt sich gut auf jahreszeitliche Temperaturänderungen rückschließen. "Die Ergebnisse belegen, dass die Maxima der Meerwassertemperaturen im tropischen Meerwasser der Kreidezeit nur geringfügig höher waren als heute", fasst Steuber die Ergebnisse zusammen. "Die jahreszeitlichen Temperaturkontraste während der warmen Episode der Kreide waren aber deutlich niedriger als heute, weil die saisonalen Temperaturminima viel höher lagen als heute." Das steht mit hohen Temperaturen in polaren Breiten in Einklang. Andererseits gab es auch kühlere Zeitabschnitte, deren jahreszeitliche Temperaturspannen ziemlich genau mit den heutigen übereinstimmen, so dass die Forscher für bestimmte Abschnitte der Treibhauswelt der Kreide durchaus mit der Existenz polarer Eiskappen rechnen. Tel. 0234-32-22307, E-Mail: thomas.steuber@rub.de - Internet: http://www.ruhr-uni-bochum.de/sediment/rudinet/intro.htm

KLIMA: Wenn das Eis zu Wasser wird

Modellrechnungen einer Gruppe um Dr. Philippe Huybrechts, Glaziologe am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, zeigen, dass die weltweiten Eisvorkommen sensibler für die globale Klimaerwärmung sind als bisher angenommen. Ein Anstieg des Meeresspiegels ist eine der wichtigsten Konsequenzen aus einer erhöhten Konzentration an Treibhausgasen in unserer Atmosphäre und der daraus resultierenden globalen Klimaerwärmung. Ein völliges Abschmelzen des grönländischen Inlandeises und der Eiskappe der Antarktis würde den Meeresspiegel um etwa 70 Meter ansteigen lassen. Bereits heute ist aufgrund der globalen Erwärmung ein zunehmendes Abschmelzen der Gletscher auf Grönland zu erkennen. Dank eines erhöhten Schneefalls in der Antarktis ist freilich ein bedrohlicher Anstieg des Meeresspiegels bisher ausgeblieben. Doch die Bremerhavener Forscher können mit ihren Berechnungen zeigen, dass ein theoretischer Anstieg der globalen Temperatur von nur 3 °C ausreichen würde, das Grönlandeis rapide abschmelzen zu lassen. "Bleibt es bei dem derzeitigen Ausstoß von Treibhausgasen in unsere Atmosphäre, könnte bereits im Jahre 2050 dieser Prozess unwiderruflich in Gang gesetzt werden", so Dr. Huybrechts. Der Schneefall in der Antarktis würde nach dem 21. Jahrhundert demnach dann nicht mehr ausreichen, den Beitrag Grönlands zum Anstieg des Meeresspiegels zu kompensieren. Diese theoretische Möglichkeit, wie es in Zukunft um das Klima, die Eisverteilung und die Höhe des Meeresspiegels auf der Erde bestellt ist, macht deutlich, wie wichtig zuverlässige Daten über das gesamte Eisvorkommen auf unserem Planeten sind. Der Anfang Oktober beim Start verloren gegangene Satellit CryoSat sollte der Wissenschaft ebensolche Daten liefern, um genauere Aussagen über die klimatische Zukunft unseres Planeten treffen zu können. Tel. 0471-4831-2008; E-Mail: medien@awi-bremerhaven.de und phuybrechts@awi-bremerhaven.de - Internet: http://www.awi-bremerhaven.de/AWI/Presse/PM/index-d.html

KLIMA: Hitze blieb nicht ohne Folgen

Die europäische Hitzewelle im Sommer 2003 hatte massive Auswirkungen auf die Produktivität der Ökosysteme, wie europäische Forscher im CarboEurope-IP-Projekt unter Beteiligung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) in einer umfassenden Untersuchung mittels Ökosystembeobachtung, Satellitendaten und Biosphärenmodellierung herausfanden. Sowohl Waldwachstum als auch landwirtschaftliche Erträge waren drastisch reduziert und die Biosphäre nahm deutlich weniger des Treibhausgases Kohlendioxid auf als normal. Die europäische Hitzewelle während des Sommers 2003 brachte den wärmsten August seit Beginn der Klimabeobachtungen, verursachte massive Waldfeuer und kostete nach Schätzungen 35.000 Menschen das Leben. Wie die europäischen Forscher herausfanden, wurde das Vegetationswachstum über Europa in zuvor nie dagewesenem Maße durch den trockenen und heißen Sommer verringert, und zwar um rund 30 Prozent. Diese Ergebnisse konterkarieren gegenwärtige Vorstellungen, nach denen die Klimaerwärmung im allgemeinen das Pflanzenwachstum fördere und die Wachstumsperiode verlängere, wodurch die Aufnahme von Kohlendioxyd erhöht werden solle. „Spätestens jetzt müssen wir annehmen, dass die mit dem CO2-Anstieg in der Atmosphäre verbundene Erwärmung erhebliche Nebenwirkungen wie Trockenheit verursacht“, meint Dr. Markus Reichstein. „Unter diesen Bedingungen wird der angenommene positive Düngeeffekt des CO2-Anstiegs auf das Pflanzenwachstum zunichte gemacht.“ E-Mail: markus.reichstein@pik-potsdam.de, Tel. 0331-288-2550.

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