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Polares Eis - Archiv für das Klima der Vergangenheit und Indikator
für die Zukunft
Hans Oerter
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtzgemeinschaft, Bremerhaven
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Ein kurzer 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 ?
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Alpine Gletscher - Indikator für Klimaveränderung
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Hintereisferner, Ötztaler Alpen 2010
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Postkarte um 1910 Aufnahme September 2010
Photochromiekarte No. 13503, München: Purger & Co. (um 1910) Photo: Hans Oerter, 11. September 2010
um 1930um 1980
Beispiel Vernagtferner/Ötztaler Alpen
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Grönländisches Inlandeis - Indikator für Klimaveränderung
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Schmelzen des Grönländischen
InlandeisesDie 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
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Arktisches Meereis - Indikator für Klimaveränderung
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Antarktisches Meereis
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Meereisausdehnung Antarktis
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Die Polarregionen:
Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben
Nordpol liegt im MeerSüdpol liegt auf eisbedecktem
Kontinent (ca. 2830 m ü.M.)
Arktis Antarktisund
Südpol
60° S
Nordpol
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NürnbergBremerhaven
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Neumayer-Station
Kohnen-Station
Dome C
Grönland
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12
Die Polarregionen:
Meer von Land umgeben Land von Meer umgeben
Nordpol liegt im MeerSüdpol liegt auf eisbedecktem
Kontinent (ca. 2830 m ü.M.)
Arktis Antarktisund
Südpol
60° S
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Neumayer-Station
Kohnen-Station
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Grönland
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Wo und wie bohrt man Eiskerne ?
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Ein Eisschild baut sich aus über
einander liegenden Jahresschichten auf.
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Ablationsgebiet Akkumulationsgebiet
500 - 1000 km ca. 2000 km 100 - 700 km
typisch für
Grönland Antarktis
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SummitAkkumulationSchneezutrag
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Inlandeis/Eisschild
Eisfließlinie
Schematischer Querschnitt durch einen Eisschild
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Mitt
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m
Max
imal
: 477
5 m
Max
imal
: 308
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Felssubglaziales Schmelzen
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Meer
Meer
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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
JARE3029m, >700 ka ?
Russia,F, US3700m, 420 ka
China, geplant
EPICA-DC,3270m, 790 ka
Weddellmeer
Rossmeer
AntarktischeHalbinsel
Tiefe Eisbohrkerne in
der Antarktis
Haupteisscheide der Ostantarktis
European Project for Ice Core Drilling in Antarctica
(EPICA)
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17
European Project for Ice Core
Drilling in Antarctica
(EPICA)
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
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2500
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Neumayer
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Amundsenisen
Wegenerisen
Brunt-schelfeis
Riiser-
Schelfeis
Larsen-
Heimefrontf.
Kirwanv.
H.U.Sverdrupf.
Dronning-Maud-Land
Ritscher
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Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie
GroßbritannienTraversenrouten: Schweden Deutschland Norwegen
KohnenKohnen
Südpol
Kohnen
Dome C
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Luftaufnahme der Neumayer-Station III, im Hintergrund die Atka-Bucht.
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Zum Bohren
Lage
rKohnen-Station
75°S, 0 °E, 2882 m
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Kohnen Station75°00‘09“S, 00°04‘06“E, 2892 m (WGS84)
Mittlere Jahres-temperatur: -44.6 °C
Eisdicke: 2782 ±10m
Akkumulationsrate: 64 kg m-2a-1
Eis-Fließgeschwindigkeit: 0,756 m/a
Länge Eiskern:2774,1 m
Bohrzeitraum: 2001-2006
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Hüllrohr
Kernrohr & Bohrkrone
Bohrturm
Motor & Elektronik
Antitorqueinnen: Chips-Kammer
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Was lernen wir aus den Eiskernen über das Klima der Vergangenheit ?
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Mt. Pinatubo 1991 foto: NOAA
Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu:
Lufttemperatur
Gasgehalt in der Atmosphäre
Aerosole
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Das Eislabor am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven
foto: hans oerter, 2002
Auspacken des KernsVorbereitungfür Line-Scan
Längs- und QuerschnitteLine-ScanHorizontalsäge
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im Eislabor
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33 x 33 mm
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54 mm 44 mm
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98mmfoto: hans oerter, 2006
10 m
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Dünnschnitte
CFA
10Be
Archiv
Gase, Staub
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Was erwartet uns in der Zukunft ?
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Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre
Summary for Policymakers IPCC WGI Fourth Assessment Report
Page 3 of 18
(23.5 [22.0 to 25.0] GtCO2) per year in the 1990s, to 7.2 [6.9 to 7.5] GtC (26.4 [25.3 to 27.5] GtCO2) 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] GtCO2) 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
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Messung an Luftproben seit 1958
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Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur
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34
Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur
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Meeresspiegelanstieg
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35
Änderungen des Kohlendioxid- (CO2) und Methangehalts (CH4) während der vergangenen 800 000 Jahre, gemessen an Antarktischen Eiskernen.
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
CH4: Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE)
CO2 data is a compilation of the following records:
Loulergue, L., et al., 2008: Nature, 453: 383-386.
CH4 data:
Current atmospheric concentrations:
Quelle: http://www.pages-igbp.org
Vergleich mit atmosphärischen Werten von 2008 AD
Mögliche Konzentrationen in der Zukunft nach den IPCC AR4 Rechnungen für das Jahr 2100.
CO2 and CH4 ConcentrationsPast, Present and Future
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IPCC AR4Scenarios
for 2100 AD
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Figure updated from Alverson et al., 2002see http://www.pages-igbp.org/cgi-bin/WebObjects/products.woa/wa/type?id=6
for full citation
~3500ppbv
~1200ppmv
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36
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
7.5%0.21 ±0.35
7.5%0.21 ±0.35
Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)
Summe: 2.8 mm pro Jahr28 mm
in 10 Jahren
Ozean - Ausdehnung durch Erwärmung
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37
2007
Jahreszeitliche Veränderung der Meereisbedeckung
2007
2010
2010
Arktis Antarktis
Max : Min ≈ 3 : 1 Max : Min ≈ 6 : 1
Mittel 1973-2008Mittel 1972-2008
Quelle: www.iup.physik.uni-bremen.de
≈ -30%
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38
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
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39
Das Eis unserer Erde, sowohl Landeis wie Meereis, reagiert sichtbar auf klimatische Änderungen.
Klimaveränderungen lassen sich nicht aufhalten, nur verzögern.
Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe dringend notwendig.
Klimaänderung ist ein globales Problem.
Die großen Eisschilde der Erde sind ein einzigartiges Klimaarchiv.
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40
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Abtauchen ist keine Lösung !