Mainzer Forscher nutzen Eisbohrkerne als Klimaarchive

Prähistorische Vegetation und natürliche Feuer im Fokus

12.12.2019

Der Mensch beeinflusst das Klima in großem Maße. Doch wie war das Klima eigentlich historisch betrachtet – etwa vor 10.000 Jahren? Welche Vegetation gab es beispielsweise? Diesen Fragen gehen Forscher nach, indem sie Eisbohrkerne auf bestimmte Einschlüsse untersuchen. Bislang lag der Fokus dabei auf anorganischen Verbindungen wie Kohlendioxid, Spurenelementen oder Sauerstoffisotopen. Die Aussagen, die sich daraus ableiten lassen, sind jedoch begrenzt, da sich vor allem auf die damals herrschenden Temperaturen beziehen.

Buchen, Eichen oder Erlen?

Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) wählen nun einen Ansatz, der deutlich mehr Rückschlüsse erlaubt. "Statt lediglich die anorganischen Substanzen zu analysieren, konzentrieren wir uns auf die organischen Verbindungen, die im Eisbohrkern eingeschlossen sind", erläutert Prof. Dr. Thorsten Hoffmann vom Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der JGU. "Wir hoffen, auf diesem Weg Rückschlüsse auf die Vegetation ziehen zu können – und zwar nicht nur auf die Frage, ob Nadelwald, Laubwald oder Grasvegetation vorherrschte, sondern bis hin zu Fragen nach der Verbreitung von verschiedenen Laubbaumarten."

Wälder geben riesige Mengen an organischen Verbindungen wie Isopren oder Terpene in die Luft ab, genau die Substanzen, die für den typischen Geruch etwa von Nadelwäldern verantwortlich sind. In der Atmosphäre werden diese Verbindungen allerdings recht schnell oxidiert und bilden in der Folge Aerosolpartikel. Diese Partikel existieren rund zehn Tage, also lange genug, um über den gesamten Globus verteilt zu werden. Zudem dienen diese Partikel als Keime für die Wolkenbildung. In Regentropfen oder auch Schneeflocken verpackt landen sie wieder auf dem Erdboden und werden im Gletschereis über Jahrtausende konserviert.

Auch Rückschlüsse auf Brände erhoffen sich die Forscherinnen und Forscher von ihrem Ansatz: Wie häufig und wie intensiv waren natürliche Vegetationsbrände und welche Pflanzen haben dort gebrannt? Zwar kann man auch über den Nachweis von Ruß in den Eisbohrkernen gewisse Rückschlüsse auf Brände ziehen, allerdings sind die Aussagen nicht immer eindeutig. "Durch organische Marker können wir solche Ergebnisse stützen und das Informationsspektrum deutlich erweitern", ist sich Hoffmann sicher.

160 Meter Klimageschichte

Die etwa 160 Meter langen Eisbohrkerne haben Wissenschaftler des Schweizer Paul Scherrer Instituts aus einem Gletscher im russischen Altaigebirge, also aus einem kontinentalen Gletscher, entnommen. Mehrere Wochen campierten die Forscherinnen und Forscher dazu vor Ort. Bevor die Mainzer Massenspektrometrie-Experten diese wertvollen Eisproben in ihre Spektrometer legen, forschen sie nach geeigneten Markersubstanzen, verfeinern die Analytik und optimieren die Messsysteme für jede einzelne Substanz. Sind die Ergebnisse reproduzierbar? Im kommenden Jahr soll es dann an die Untersuchung der realen Eisbohrkerne gehen.