Tiefenbohrungen sollen Klarheit über die Stabilität des Antarktischen Eisschildes bringen

AWI-Geowissenschaftler leiten internationale IODP-Schiffsexpeditionen in das Südpolarmeer

Geophysiker und Geologen des Alfred-Wegener-Institutes,
Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung werden in den kommenden
Monaten im Rahmen des International Ocean Discovery Program (IODP)
einmalige Einblicke in die Klimageschichte der Antarktischen Eisschilde
erhalten. Die Wissenschaftler nehmen an drei Antarktis-Expeditionen des
IODP-Bohrschiffes „JOIDES Resolution“ teil und werden zwei der
Fahrtabschnitte selbst leiten. Bei den Bohrungen suchen die Forscher
nach Hinweisen darauf, wie die Eismassen der Antarktis in
zurückliegenden Warmzeiten auf Temperatursprünge reagiert haben. Diese
Informationen werden dringend benötigt, um den zukünftigen Anstieg des
Meeresspiegels genauer vorhersagen zu können. Bei dessen Berechnung gilt
das Verhalten der Antarktischen Eisschilde immer noch als große
Unbekannte.

Wie werden die Eismassen der Antarktis auf den Klimawandel reagieren und
zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen? Auf diese Frage haben
Klimaforscher bislang noch keine hinreichende Antwort, denn es fehlen
Informationen darüber, wie sich die Eisschilde in zurückliegenden
Warmzeiten verhalten haben. Geophysiker und Geologen des
Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven wollen diese Wissenslücken jetzt
schließen. Sie nehmen in den kommenden sieben Monaten an drei
internationalen Expeditionen des US-amerikanischen Bohrschiffes „JOIDES
Resolution“ in das Südpolarmeer teil und werden zwei der Fahrtabschnitte
auch wissenschaftlich leiten. Die Forschungsfahrten finden im Rahmen
des International Ocean Discovery Program (IODP) statt, welches sich der
Erforschung der Erd- und Klimageschichte mithilfe von Tiefenbohrungen
verschrieben hat.

Die erste Expedition (IODP 379) Begann am 23. Januar 2019 in Punta
Arenas (Chile) und führt das 29-köpfige internationale Forscherteam
gemeinsam mit Technikern, Bohrfachleuten und Besatzung (insgesamt 125
Menschen) in das Amundsenmeer. Das ist jene Region, die als
Achillesferse des Westantarktischen Eisschildes gilt. „Große Teile des
Westantarktischen Eisschildes liegen auf Land, das sich unterhalb der
Meeresoberfläche befindet. Das heißt, diese Eismassen sind für warme
Meeresströmungen leicht zu erreichen und reagieren deshalb besonders
empfindlich auf den Klimawandel“, sagt Dr. Karsten Gohl, AWI-Geophysiker
und einer der zwei wissenschaftlichen Fahrtleiter der Expedition.

Belege für den Zerfall des Westantarktischen Eisschildes gesucht

Die in das Amundsenmeer mündenden Gletscher verlieren derzeit schneller
Eis als alle anderen Eisströme der Antarktis und Grönlands. Außerdem
deuten Eisschild-Modellierungen und Sedimentproben aus dem Rossmeer
darauf hin, dass sich die westantarktischen Eismassen in vergangenen
Warmzeiten sehr weit zurückgezogen haben – so zum Beispiel vor 3
Millionen Jahren als im mittleren Pliozän die Durchschnittstemperatur
der Erde etwa 3 Grad Celsius wärmer war als heute. Sie entsprach somit
jener Temperatur, wie sie bei gleichbleibenden Treibhausgas-Emissionen
für das Jahr 2100 vorhergesagt wird.

Damals, so glauben die Wissenschaftler, zerfiel der Westantarktische
Eisschild nahezu vollständig. Beweise für diese Hypothese aber fehlen
bislang. Sie sollen nun bei den geplanten Tiefenbohrungen im
Amundsenmeer geborgen werden. „Wir hoffen in einer Tiefe von bis zu 100
Metern unter dem Meeresboden auf Sedimentablagerungen aus dem Pliozän
und anderen warmen Zeitaltern zu stoßen, in denen wir die Überreste von
Algen, Foraminiferen und anderen typischen Freiwasser-Organismen finden.
Sie würden belegen, dass es in diesen Zeiten nur wenig oder kaum Eis in
der Westantarktis gab“, sagt AWI-Geologe und Expeditionsteilnehmer Dr.
Johann Klages.

Funde solcher Mikrofossilien würden den Forschern auch erlauben, die
damaligen Wassertemperaturen zu rekonstruieren und im Zuge dessen zu
untersuchen, welche Umweltveränderungen zum Rückzug oder Zerfall des
Westantarktischen Eisschildes geführt haben. Dringend benötigt werden
zum Beispiel Erkenntnisse darüber, wie warm die tiefen Ozeanströmungen
damals waren. Die Wissenschaftler wollen diese historischen Werte mit
den aktuell beobachteten Tiefenwasserströmungen im Amundsenmeer
vergleichen, um herauszufinden, ob diese als Vorläufer eines möglichen
zukünftigen Zusammenbruchs betrachtet werden könnten.

Außerdem hoffen die Forscher, Spuren eines erhöhten Eisberg-Aufkommens
zu finden. „Eisberge verlieren auf ihrer Wanderung Sande, Kiese und
Steine, die in ihrem Eis eingeschlossen sind“, erklärt Johann Klages.
„Sollten wir bei unseren Bohrungen auf grobe Sand- und Kiesablagerungen
stoßen, wüssten wir, dass in vorherigen Warmzeiten große Mengen Eis vom
Eisschild abgebrochen und durch das Südpolarmeer getrieben sind“, so der
Wissenschaftler. Der geochemische Fingerabdruck der Gesteine würde die
Forschenden zudem in die Lage versetzen, die Ursprungsregion der
Eismassen zu identifizieren und zu rekonstruieren, welche Gletscher in
der entsprechenden Warmzeit am meisten Eis verloren haben.

Bohrungen auf dem Wanderpfad der Eisberge

Auf dasselbe Forschungsprinzip setzen die Teilnehmer der zweiten
Expedition (IODP 382), welche vom 20. März bis 20. Mai in das Scotiameer
führt. Die Meeresregion zwischen der Antarktischen Halbinsel und den
Falklandinseln gilt als Hauptwanderroute und Friedhof großer Eisberge.
Sollte die Antarktis in den Warmzeiten des Pliozäns und Pleistozäns viel
Eis verloren haben, müssten in diesem Gebiet entsprechende Ablagerungen
zu finden sein – aus der Westantarktis ebenso wie aus dem Ostteil.
Allerdings liegen sie in der Tiefsee: „Das Meer ist an den geplanten
Bohrstellen etwa 4000 Meter tief. Wir werden mehrere Tage lang bohren
müssen, um unsere Zieltiefe von 600 Meter unter dem Meeresboden zu
erreichen. Wichtig wird außerdem sein, dass uns in dieser Zeit kein
Eisberg in die Quere kommt“, sagt AWI-Geologe und Expeditionsteilnehmer
Dr. Thomas Ronge.

Bei jedem anderen Forschungsschiff wäre die Bohrung im Falle eines sich
nähernden Eisberges verloren – nicht so bei der „JOIDES Resolution“.
Sollte das 143 Meter lange Bohrschiff einem Eisberg ausweichen müssen,
wird das Bohrloch am Meeresgrund rechtzeitig mit einem speziellen
Falltrichter verschlossen. Dieser lässt sich jederzeit wieder orten,
sodass das Schiff dem Eisberg ausweichen und die Wissenschaftler ihre
Bohrung im Anschluss problemlos fortsetzen können.

Im größten Meeresstrom der Welt

Der dritte Fahrtabschnitt (IODP 383) unter Leitung des AWI-Geologen Dr.
Frank Lamy und der deutschen Klimawissenschaftlerin Gisela Winckler von
der Columbia University (USA) führt das Schiff ab Ende Mai in die
Meeresregion westlich der Drake-Passage. Dort, im südostpazifischen Teil
des Antarktischen Zirkumpolarstroms, dem mächtigsten Meeresstrom der
Welt, müssen die Forscher bis zu 500 Meter tief in das Klimaarchiv
Meeresboden bohren, um Sedimentablagerungen aus dem Pliozän und
Pleistozän zu bergen. „Bei unseren Untersuchungen wird es in erster
Linie um die Fragen gehen, wie die Wind- und Meeresströmungen der
Südhalbkugel in der Vergangenheit auf globale Erwärmungstrends reagiert
haben und welche folgenschweren Wechselwirkungen es zwischen der
Atmosphäre, dem Ozean und den Eismassen der Antarktis gab“, erläutert
Frank Lamy.

Die Ergebnisse aller drei Expeditionen zusammengenommen sollen die
Wissenschaftler dann in die Lage versetzen, das Verhalten der
Antarktischen Eismassen während der vergangenen Warmzeiten genau zu
rekonstruieren. Auf diese Weise würden sie dann nicht nur einen der
größten, bislang unbekannten Prozesse im Klimasystem der Erde viel
besser verstehen – sie könnten auch die zukünftige Entwicklung des west-
und ostantarktischen Eisschildes besser vorhersagen. Beide Eispanzer
speichern ausreichend Süßwasser, um den globalen Meeresspiegel um rund
58 Meter steigen zu lassen.

IODP ist ein internationales Forschungsprogramm, an dem sich die USA,
Japan, China, Korea, Indien, Brasilien, Neuseeland, Australien und 15
europäische Länder beteiligen, darunter auch Deutschland. Das
US-amerikanische IODP-Schiff „JOIDES Resolution“ kann bis zu 50
Wissenschaftler und 65 Crew-Mitglieder beherbergen. Sein Einsatz wird
durch die US-amerikanische National Science Foundation sowie durch die
Förderorganisationen aller anderen IODP-Mitgliedsländer finanziert.

Kiel (pte/09.10.2006/16:30) – Die Erdtemperatur stieg seit dem Beginn
der industriellen Revolution bis heute um rund ein Grad Celsius. Die
Folgen dieser Entwicklung lassen sich beispielsweise an der Zunahme von
Wetterextremen, starken Hurrikans und nicht zuletzt dem Anstieg des
Meeresspiegels ablesen. Vor diesem Hintergrund erörtert das Kieler
Forschungsnetzwerk "Ozean der Zukunft" essentielle Fragestellungen zum
globalen Klimawandel unter spezieller Berücksichtigung der Weltmeere.

Ulf Riebesell vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften
(IFM-GEOMAR) der Universität Kiel http://www.ifm-geomar.de weist im
Gespräch mit pressetext darauf hin, dass sichere Prognosen bezüglich
des Klimawandels in naher Zukunft wohl kaum realistisch vorhersagbar
sind. All diese Entwicklungen vollziehen sich mittlerweile mit einer
rasanten Geschwindigkeit. Was sich ehemals in Jahrtausenden vollzog,
spielt sich heute in Jahrhunderten ab." Im Detail spricht der
Klimaforscher in Bezug auf die steigende Erderwärmung von der
"Fortsetzung bisheriger Trends", wie der durchschnittlichen Erwärmung
von zwei bis fünf Grad bis zum Jahr 2100. Erfolgt in den nächsten fünf
bis zehn Jahren keine signifikante Reduktion der CO2-Immissionen,
werden klimatische Extreme in gehäuft kurzer Abfolge nicht nur mehr
zunehmen, sondern sukzessiv weit reichende Auswirkungen mit sich
bringen. So errechneten die Wissenschaftler einen möglichen Anstieg des
Meeresspiegels um einen Meter bis 2100.

Die Erhöhung des Meeresspiegels aufgrund beginnend thermischer
Ausdehnungsprozesse wird dabei nur die Vorhut, das Abschmelzen der
Gebirgsgletscher sowie von Teilen des grönländischen und antarktischen
Eisschildes weitaus dramatischer sein, so Riebesell. Folgenreich für
das globale Geschehen wird der Meeresspiegelanstieg regional sehr
unterschiedlich ausfallen. Wird der Ausstoß klimarelevanter Spurengase
wie Kohlendioxid und Methan mittelfristig nicht geringer, setzt eine
nachhaltige, irreversible Entwicklung ein.

"Die natürlichen Klimaprozesse, die sich sonst in 40 Jahren abspielen,
werden uns dann schon in den nächsten 10 bis 15 Jahren bevorstehen."
Ebenso nüchtern konstatiert der Experte die Folgen für die speziell in
den Ozeanen lebenden Organismen. "Da sich das gesamte Ökosystem ehemals
über Jahrtausende anpassen konnte, bleibt heute kaum mehr Zeit, so dass
derzeitige Anpassungsphänomene kaum mehr in der gleichen Art möglich
sind." Die damit verbundenen Auswirkungen für Ökosystem und
Artenvielfalt sind daher auch irreversibel.

Eiche in Erlangen twittert über Klimawandel
Sensor misst Windgeschwindigkeit, Temperatur und Regenmenge
 
Eiche: Twittert Umweltbedingungen über Sensoren (Foto: pixelio.de, R. Sturm)

Erlangen (pte015/05.09.2011/11:15) – Eine 150 Jahre alte Eiche in Erlangen ist ab sofort Teil der Twitter-Gemeinde: http://www.talking-tree.de . Messtechnik und ein Flugschreiber machen den Baum zu einem "Talking Tree". So kann er dem Internet nun etwa erzählen, dass gerade ein eisiger Wind an ihm zerrt, dass die Blütezeit bevorsteht oder bodennahes Ozon die Blätter reizt und die Fotosynthese beeinträchtigt. Geographen der Universität Erlangen http://uni-erlangen.de veranschaulichen damit, wie sich Bäume im Klimawandel verändern.

Seine Mitteilungsfreude verdankt der Baum der Technik. Zahlreiche Sensoren messen die Windgeschwindigkeit, Temperatur und Regenmengen am Standort und überwachen auch, wie der Baum auf Umwelteinflüsse reagiert. So registriert etwa ein Saftflussmesser, wie viel Wasser die Eiche aufnimmt und zu den Blättern transportiert. Ein Dendrometer nimmt zudem auf, wie stark der Baum durch Fotosynthese im Jahresverlauf wächst und wie viel er an Dicke zulegt. Eine Kamera erlaubt jedem Besucher der Website einen Einblick, wie sich die Eiche im Laufe des Jahres wandelt.

Veränderungen messbar

Der "sprechende Baum" soll die Reaktionen von Bäumen und deren Anpassung an Klimaänderungen messen. "Ein generelles Problem werden nach den Klimamodellen die zunehmende Zahl und Intensität sommerlicher Trockenperioden sein, unter diesen leiden Bäume auf Trockenstandorten wie Kalk- oder Sandböden und im Tiefland am meisten", erklärt Projektleiter Achim Bräuning gegenüber pressetext.

Die Forscher wissen auch, dass Nadelbäume zunehmend in Schwierigkeiten kommen. "Auch Bäume in Städten, die wärmeren und trockeneren Bedingungen als Bäume im Freiland ausgesetzt sind, müssen künftig vermutlich stärker gepflegt werden, um Dürreperioden zu überstehen", sagt Bräuning.

Buche in Brüssel als Vorbild

Vorbild für den Erlanger Baum ist eine Buche in Brüssel, die allerdings nicht der Wissenschaft dient. Außerdem ist in New York ein "Talking Tree" geplant. In das Messgerät der Eiche fließen Umweltdaten zur Feinstaub- und Ozonbelastung von einer Messstation des Bayerischen Landesamts für Umwelt. Der Zentralcomputer des Baumes erfasst alle Messungen, wertet sie aus und verwandelt sie mit Hilfe einer Spezialsoftware in kurze Textbotschaften.

Chemische Struktur der neuen Eisform im Überblick (Foto: isc.cnr.it)

Florenz (pte001/18.11.2016/06:00) –

Das zum Nationalen Forschungsrat CNR gehörende Istituto dei Sistemi Complessi http://www.isc.cnr.it hat eine neue Erscheinungsform von Eis entdeckt. "Ghiaccio XVII", so
die wissenschaftliche Bezeichnung, könnte vor allem bei der Herstellung
von technischen Gasen eingesetzt werden.

Minus 153 Grad Celsius nötig

"Bis heute bekannt waren mindestens 16 verschiedene
Kristallformen, die durch unterschiedliche Druck- und
Temperaturverhältnisse entstehen", erklärt Projektleiter Lorenzo Ulivi.
Der Unterschied liege in der Anordnung der Wassermoleküle. Genauer
betrachtet, geht es um die Beschaffenheit der darin enthaltenen
Sauerstoffatome, die geometrisch genaue Strukturen erzeugen und das
Kristallgitter des Eises bestimmen.

Zur Herstellung von Ghiaccio XVII benötigt man mit
Hochdruck behandelten Wasserstoff, der unter minus 153 Grad Celsius
stabil gehalten wird. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass seine
Eigenschaften bei der Herstellung sauberer Energien genutzt werden kann.
"Dank seiner im Unterschied zu anderen Eisvarianten deutlich poröseren
Struktur kann dieses schneeähnliche Eis selbst bei
Niedrigdruckverhältnissen Gase beliebig aufnehmen und abgeben, ohne
dabei seine Strukur zu verändern", so der italienische Wissenschaftler.

Enorme Anwendungspalette

Auf den Wasserstoff bezogen, bedeutet dies die
Möglichkeit, bis zu 50 Prozent des Wasservolumens und somit mehr als
fünf Prozent seines Gewichtes aufzunehmen. Ein ähnlich gutes
Absorptionsvermögen wurde bei Stickstoff und anderen Gasen festgestellt.
Deshalb ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten bei der Herstellung von
Industriegasen und Technologien zur Erzeugung umweltfreundlicher
Energien. Weitere Details zur Eis-Forschung wurden im Fachmagazin
"Nature Communications" http://bit.ly/2fI8DfU veröffentlicht.

Energiepflanzen so schädlich wie Klimawandel

Lebensräume von Wirbeltieren werden durch massenhaften Anbau stark in Mitleidenschaft gezogen

Massenanbau von Energiepflanzen schadet Artenvielfalt (Foto: Chr. Hof, tum.de)

München
(pte017/11.12.2018/11:30) – Die massive Ausweitung der Anbauflächen für
Energiepflanzen beeinflusst die Lebensräume von Wirbeltieren ähnlich
negativ wie der Klimawandel. Zu dem Ergebnis kommt eine Studie von
Forschern des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums http://bik-f.de zusammen mit Kollegen der Technischen Universität München (TUM) http://tum.de und der Durham University.

"Verluste nicht wettzumachen"

Den Experten nach muss das Konzept, mehr Energie aus nachwachsenden
Rohstoffen wie Mais, Raps, Ölpalme und Co statt aus fossilen Rohstoffen
zu gewinnen, um die Globaltemperatur bis 2100 um nicht mehr als 1,5 Grad
gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum steigen zu lassen, angesichts
der neuen Erkenntnisse überdacht werden.

"Um den Klimawandel damit wirksam zu begrenzen, müssen wir bis 2100 auf
circa 4,3 Prozent der globalen Landflächen Bioenergie-Pflanzen anbauen –
das entspricht fast der 1,5-fachen Fläche aller EU-Länder zusammen.
Damit schaden wir der biologischen Vielfalt, die in diesen Gebieten
bisher zuhause ist, gravierend. Die negativen Auswirkungen des
Klimawandels, die mit maximaler Bioenergie-Nutzung verhindert werden
könnten, werden diese Verluste nicht wettmachen", sagt Christian Hof,
der die Studie am Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum
Frankfurt durchgeführt hat und jetzt an der TUM forscht.

Szenarien miteinander verglichen

Hof und sein Team haben erstmals global untersucht, wie Amphibien, Vögel
und Säugetiere den Klima- und den Landnutzungswandel bis 2100 zu spüren
bekommen. Dabei haben sie zwei Szenarien miteinander verglichen: ein
Szenario mit maximaler Bioenergie-Nutzung, welches einer Begrenzung der
Erwärmung um circa 1,5 Grad entspricht, und ein Szenario mit minimaler
Bioenergie-Nutzung und einem Temperaturanstieg um etwa drei Grad Celsius
gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum bis 2100.

"Ob sich die Temperatur bis 2100 um 1,5 oder drei Grad erhöht: Rund 36
Prozent der Lebensräume von Wirbeltieren sind entweder durch den
Klimawandel oder die neue Landnutzung infolge des Anbaus von
Bioenergie-Pflanzen massiv gefährdet. Die Auswirkungen auf die
biologische Vielfalt sind also vergleichbar. Unterschiedlich ist nur,
auf wessen Konto sie gehen", erklärt Alke Voskamp vom Senckenberg
Biodiversität und Klima Forschungszentrum.

Darüber hinaus gebe es Gebiete, in denen Wirbeltieren von
Energiepflanzen-Plantagen der Platz streitig gemacht wird und ihnen
gleichzeitig die höhere Temperatur zu schaffen machen werde. "Bei einem
geringeren Temperaturanstieg bis 1,5 Grad, den wir durch die maximale
Nutzung von Bioenergie erkaufen, könnten sogar größere Flächen unter
dieser Doppelbelastung leiden. Unter diesem 1,5-Grad-Szenario wird
insgesamt ein größerer Anteil der Verbreitungsräume von Wirbeltieren
durch Klimawandel, Landnutzung oder beides beeinträchtigt", so Voskamp.

Naturnahe Gestaltung und Miteinbeziehung der Benutzer wichtig

Wien/Neuhofen (pts/21.06.2005/09:00) – Während kindergerechte
Spielplätze Neugier, Kreativität und Spontanität ihrer kleinen Benutzer
wecken, bewirken ideenlose Aneinanderreihungen von Spielgeräten oft das
Gegenteil. Im Rahmen der Aktion "DrehundTrink-Spielplatz-Detektive",
einer österreichweiten Informationsoffensive zum Thema
Spielplatzsicherheit und Spielen im Freien, fordert der
Spielplatzgestalter Spiel-Raum-Creativ deshalb ein Umdenken bei den
verantwortlichen Stellen. Das oberösterreichische Unternehmen geht neue
Wege und bezieht Eltern und Kinder von der Planung bis zur Umsetzung
mit ein. Besonders naturbezogene Erlebnisräume liegen voll im Trend.

"In den vergangenen Jahrzehnten wurde in Städten und Gemeinden ein
Großteil der natürlichen Spielräume verbaut. An ihre Stelle traten
künstlich geschaffene Spielbereiche, die oft den Anforderungen von
Kindern nicht gerecht werden und auch keinen Rückzugsort für die
Kleinen darstellen", erklärt Leo Meier, Geschäftsführer von
Spiel-Raum-Creativ. Kinder gewinnen durch das Spiel Erfahrungen und
Erkenntnisse und probieren neue Verhaltensweisen aus. Je besser die
Bedingungen auf dem Spielplatz sind, umso besser sind die
Lernmöglichkeiten und damit auch die Entwicklungsbedingungen und
künftigen Lebenschancen. Kinder müssen sich mit ihren Spielräumen
identifizieren und sich dort wohlfühlen.

Eltern und Kinder als Spielplatzplaner

Die Besonderheit der Spielräume von Spiel-Raum-Creativ liegt in jenen
Bereichen, die herkömmliche Spielgerätehersteller nicht anbieten
können. Eltern und Kinder werden in alle Projektphasen mit eingebunden.
"Wenn Eltern oder engagierte Erwachsene selbst zum Spaten greifen und
mitbauen, können nicht nur die Kosten erheblich gesenkt werden. Wir
sind immer wieder überrascht, welche Kreativität und Phantasie die
Erwachsenen und Kinder bei der Arbeit entwickeln", sagt Meier.

Das oberösterreichische Unternehmen plant direkt mit den Kindern vor
Ort, je nach Bedarf und Altersstruktur. "Wir hören ihnen zu, holen ihre
Meinungen ein und berücksichtigen diese. Es ist unerlässlich, Kinder
ernst zu nehmen. Das gilt vor allem für Themen, die sie unmittelbar
betreffen, wie etwa die Planung ihres Spielplatzes. Die Einbindung in
diese Entscheidung fördert ihr Verständnis von Demokratie und motiviert
sie zur Eigeninitiative", meint der Spielraumplaner.

Naturbezogene Erlebnisräume im Trend

Kinder benötigen für eine gesunde Entwicklung auch die aktive Natur.
Spiel-Raum-Creativ versucht, Kindern ihre Umwelt auch durch
naturbezogene Erlebnisräume zugänglich zu machen. "Wir gestalten,
gemeinsam mit Eltern und Kindern aus den Gemeinden, im Rahmen eines
Workshops, Naturspielbereiche, Wasserspielplätze, Weidenbauten. Durch
die aktive Mitarbeit bei der Gestaltung, haben alle die Möglichkeit,
eine individuelle und emotionale Beziehung zur Natur aufzubauen",
erklärt Meier seine Philosophie.

Über Spiel-Raum-Creativ

Spiel-Raum-Creativ ist ein technisches Büro für die Gestaltung von
Kinder- und Jugendspielplätzen. Seit 1991 plant das Unternehmen
Spielräume von Hausgärten bis hin zu Freizeitanlagen.
http://www.spiel-raum-creativ.at

Über DrehundTrink

Die stillen Limonaden des Marktführers in diesem Bereich sind seit 1973
im Handel erhältlich. Alle DrehundTrink Sorten werden mit Klosterquell
Tafelwasser, das nach Grander belebt wurde, abgefüllt. Das
DrehundTrink-Konzept hat sich in unterschiedlichen Geschmacksrichtungen
auch international bewährt, die Exportquote liegt bei 80 Prozent. In
der Klosterquelle Produktionszentrale am Fuße des Schneebergs sorgen 40
Mitarbeiter und modernste Anlagen für die gleichbleibend hohe Qualität
des Getränks. In Österreich wird DrehundTrink von der Maresi
Markenartikelvertrieb GmbH & Co KG vertrieben.
http://www.drehundtrink.at

Weitere Informationen:

Spiel-Raum-Creativ – Technisches Büro für die Gestaltung von Kinder und Jugendspielplätzen

Leo Meier

A-4910 Neuhofen 180

Tel.: +43/7752 84321

Fax: +43/7752 84321-19

Mobil: +43/664 342 42 13

E-Mail: info@spiel-raum-creativ.at

So lassen sich emissionsverfälschte Altersmessungen identifizieren

Radiokarbonmethode bleibt verlässliches Werkzeug, wenn sie durch 13-C-Messungen ergänzt wird

Bremerhaven, 7. Dezember 2016. Gute Nachrichten für Archäologen und
Naturwissenschaftler! Sie werden auch künftig die Radiokarbonmethode als
verlässliches Werkzeug für die Altersbestimmung von Artefakten und
Probenmaterial verwenden können. Die durch den Kohlendioxidausstoß des
Menschen vorangetriebene Abnahme des Kohlenstoffisotopes 14-C in der
Atmosphäre und die damit verbundene Verfälschung des Radiokarbonalters
der Materialien lässt sich genau identifizieren – mit Hilfe einer
Messung des Kohlenstoffisotopes 13-C. Zu diesem Ergebnis kommt
AWI-Geowissenschaftler Dr. Peter Köhler in einer Studie, die heute im
Fachmagazin Environmental Research Letters erschienen ist.

Wie lange noch können wir unsere beste Methode zur Altersbestimmung
organischer Materialien einsetzen? Diese Frage stellten sich Archäologen
und Naturwissenschaftler vor etwa einem Jahr, als bekannt wurde, dass
die Menschheit durch ihren Verbrauch fossiler Brennstoffe wie Kohle,
Erdöl und Erdgas die Kohlenstoffisotopen-Bilanz der Erde derart
verändert, dass die Radiokarbonmethode schon in wenigen Jahrzehnten
ungenaue Altersangaben generieren wird.

„Sollten die globalen Emissionen fossilen Kohlendioxids in naher Zukunft
unverändert ansteigen wie im „business-as-usual“-Szenario des
Weltklimarates prognostiziert, werden die Ergebnisse unserer
Altersbestimmungen von neuem organischem Material im Jahr 2050 identisch
sein mit jenen von rund 1000 Jahre alten Proben. Im Jahr 2150 werden
neue Proben dann in etwa so alt wie 3000 Jahre alter Kohlenstoff
erscheinen, im Extremfall sogar wie 4300 Jahre altes Material. Das
hieße, frisches Probenmaterial, zum Beispiel von einem im nächsten
Jahrhundert gefällten Baum, erscheint dann gemessen mit der
Radiokarbonmethode genauso alt wie mehrere Jahrtausende altes Holz“,
erläutert Dr. Peter Köhler, Geowissenschaftler am
Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung.

Er stellte sich im zurückliegenden Jahr die Frage, ob und wie sich diese
verfälschte Alterung des Materials nachweisen ließe. Die Lösung hat er
nun in einem weiteren Kohlenstoffisotop gefunden. „Wenn wir parallel zur
Radiokarbonmethode auch den 13-C-Wert der Probe bestimmen, können wir
herausfinden, ob die Altersangabe vertrauenswürdig ist. Anhand des
13-C-Wertes wird nämlich deutlich, ob der Kohlenstoff der Probe durch
fossiles Kohlendioxid beeinflusst worden ist“, sagt Peter Köhler.

Kohlenstoff, den Lebewesen bei der Atmung, über die Photosynthese oder
mit der Nahrung aufnehmen, enthält drei verschiedene Isotope: die beiden
stabilen Isotope 12-C und 13-C sowie das radioaktive 14-C. Letzteres
wird durch Kernreaktionen in den oberen Schichten der Erdatmosphäre
gebildet. Stirbt ein Tier oder eine Pflanze, zerfällt das in seinem
Gewebe gebundene 14-C mit einer konstanten Rate. Seine Halbwertzeit
beträgt rund 6000 Jahre.

Diesen Umstand machen sich Wissenschaftler bei der Altersbestimmung
mithilfe der Radiokarbonmethode zunutze. Sie bestimmen dabei die Menge
der verbliebenen 14-C-Isotope in der Probe, setzen sie mit der Anzahl
der 12-C-Isotope in ein Verhältnis und vergleichen dieses wiederum mit
einem vorher festgelegten Standard-Wert. „Wir stehen vor dem Problem,
dass Erdgas, Erdöl und Kohle so alt sind, dass ihr Kohlenstoff keine
14-C-Isotope mehr enthält. Verbrennen wir nun diese Rohstoffe, bringen
wir große Mengen an 14-C-freiem Kohlendioxid in die Atmosphäre. Die
Folge ist, dass sich das Verhältnis von 14-C zu 12-C – ähnlich einem
Alterungsprozess – verkleinert, zuerst in der Atmosphäre, später in
allen mit ihr im Austausch stehenden Reservoiren. Dieses Phänomen kennen
wir als den Suess-Effekt, benannt nach dem Physiker Hans E. Suess“,
sagt Peter Köhler.

Das 13-C-Signal identifiziert den Unterschied

Diesen Suess-Effekt gibt es auch für das 13-C-Isotop – eine Tatsache,
die der AWI-Wissenschaftler zur Lösung des Datierungsproblems nutzte.
„Durch das Verbrennen von Erdöl, Kohle und Erdgas verändert sich nicht
nur das 14-C-Signal in der Atmosphäre, sondern auch das stabile
13-C-Signal. Das bedeutet: Habe ich in meiner Messung ein verändertes
13-C-Signal, zeigt mir dieses an, dass auch die 14-C-Altersangabe durch
fossilen Kohlenstoff beeinflusst wurde. Liegt mein 13-C-Signal dagegen
innerhalb des zu erwartenden Bereiches, gibt es keinen Einfluss durch
fossilen Kohlenstoff und die 14-C-Altersangabe zeigt mir das korrekte
Alter an“, erläutert Peter Köhler.

In seiner Studie hatte der Wissenschaftler den 14-C-Suess-Effekt und den
13-C-Suess-Effekt bis zum Jahr 2500 mit dem Computermodell BICYCLE
berechnet, welches den globalen Kohlenstoffkreislauf nachbildet. Seine
Rechnungen basierten dabei auf den gängigen Emissionsszenarien des
Weltklimarates. Anschließend überprüfte er mithilfe weiterer
Untersuchungen, ob seine Zukunftsprognosen auch dann standhielten, wenn
es der Menschheit gelingen sollte, die Kohlendioxid-Konzentration in der
Atmosphäre zu reduzieren.

In allen angenommenen Szenarien konnte die potentielle Verfälschung der
Altersdatierung mit Hilfe des 13-C-Suess-Effekts identifiziert werden.
Lediglich in Regionen, die nur in langsamem Austausch mit der Atmosphäre
stehen (z.B. der tiefe Pazifische Ozean), erscheint eine eindeutige
Identifikation mithilfe des 13-C-Suess-Effektes nicht möglich.
Methodisch schwierig wird es auch, wenn die Menschheit in großem Umfang
beginnen sollte, Biomassen anzubauen, um Kohlendioxid zu binden, diese
Biomasse dann verbrennt und das freiwerdende Kohlendioxid in
unterirdischen Gesteinsschichten einlagert. Diese sogenannte
BECCS-Methode wurde bereits in geringem Umfang in einigen Szenarien des
Weltklimarates implementiert, ist aber nur eine von etlichen theoretisch
möglichen Methoden, die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre zu
reduzieren.

Verändertes Bioklima erfordert angepasste Produktionsmethoden

(aid) – Der beschleunigte Wandel des Klimas beeinflusst nach Einschätzung von Experten auch die landwirtschaftliche Produktion. Die großräumigen atmosphärischen Bedingungen wirken sich auch auf das Bioklima, also auf die Interaktion zwischen Klima und Nutzpflanzen aus. Die bioklimatischen Bedingungen beeinflussen beispielsweise die Anfälligkeit von Pflanzen für Pilzkrankheiten: Temperatur, Feuchtigkeit, Wind und Sonneneinstrahlung sind Faktoren, die sich positiv oder negativ auf das Auftreten von pilzlichen Erregern auswirken. Pflanzenentwicklung, Nährstoffaufnahme und -verwertung sowie die Stressanfälligkeit werden unter anderem von der Höhe der Temperatur bestimmt. Aber auch die Entwicklungszyklen von Pilzerregern vollziehen sich unter ganz spezifischen Temperaturbedingungen. Kommt es hier zu Verschiebungen, werden an bestimmten Standorten neue Pilzarten begünstigt oder vorhandene gehemmt. Neben der Temperatur wirken sich auch veränderte Niederschlagsmengen, -verteilungen oder -intensitäten auf die Sporenentwicklung aus. Während starke Regenfälle die Sporen abwaschen können, breiten sich viele Pilze bei gleichmäßiger Feuchtigkeit besonders stark aus. Der beschleunigte Wandel des Klimas führt auch zum verstärkten Auftreten von Winden. Diese wiederum begünstigen auf manchen Standorten den Abrieb auf den Blattoberflächen durch Sandpartikel. Kleine Verletzungen der Blätter bilden dann Eintrittspforten für Krankheitserreger. Daneben setzt eine längerfristig erhöhte Sonneneinstrahlung die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen herab. Verändern sich also an bestimmten Standorten ein oder mehrere bioklimatische Faktoren, erhöht sich der Befallsdruck. Klimawandel und damit veränderte bioklimatische Bedingungen stellen die Landwirte zukünftig vor neue Herausforderungen zur Anpassung ihrer landwirtschaftlichen Produktionssysteme.Es wird in Zukunft noch mehr darauf ankommen, die individuellen Standortbedingungen genau zu analysieren und den Anbau durch Sortenwahl, integrierte Pflanzenschutzmaßnahmen und angepasste Fruchtfolgen entsprechend anzupassen.
aid, Friederike Eversheim

Massiver Meteoriten-Einschlagskrater entdeckt

Kilometerbreiter Eisenmeteorit unter Grönlands Eis mit Hilfe von AWI-Forschungsflugzeug Polar 6 nachgewiesen

Ein internationales Forscherteam hat einen 31 Kilometer breiten
Meteoriten-Einschlagkrater entdeckt, der im nördlichen Grönland unter
dem Eisschild verborgen ist. Dies ist der erste Fund eines Kraters unter
einem der kontinentalen Eisschilde auf der Erde. Die Ergebnisse
erscheinen jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Science
Advances.

Der Krater hat einen Durchmesser von mehr als 31 Kilometern und
entspricht somit einer Fläche größer als Paris. Er zählt damit zu den 25
größten Einschlagskratern der Erde. Er ist entstanden, als ein
kilometerbreiter Eisenmeteorit in Nordgrönland einschlug, ist aber
derzeit unter einem Kilometer dicken Eispanzer verborgen. Die Vereisung
Grönlands begann vor drei Millionen Jahren. „Der Krater ist
außergewöhnlich gut erhalten. Das ist überraschend, denn fließendes
Gletschereis ist ein unglaublich effizientes Erosionsmittel, das Spuren
des Einschlags schnell entfernt hätte. Dies bedeutet, dass der Krater
aus geologischer Sicht recht jung sein könnte; es war allerdings bisher
nicht möglich, ihn direkt zu datieren. Möglicherweise entstand er sogar
erst vor 12.000 Jahren, also gegen Ende der letzten Kaltzeit”, sagt der
Leitautor der Studie, Professor Kurt H. Kjær vom Centre for GeoGenetics
am Naturkundemuseum von Dänemark.

Riesige kreisförmige Vertiefung

Der Krater wurde erstmals im Juli 2015 entdeckt, als die Forscher eine
neue topographische Karte unter dem grönländischen Eisschild
untersuchten. Sie bemerkten unter dem Hiawatha-Gletscher am äußersten
Rand der Eisdecke in Nordgrönland eine enorme – aber trotzdem bisher
unentdeckte – kreisförmige Vertiefung. „Wir wussten sofort, dass dies
etwas Besonderes war, aber gleichzeitig war klar, dass es schwierig sein
wird, den Ursprung dieser Depression zu bestätigen", sagt Kjær.

Im Innenhof seines Arbeitsplatzes, des Geologischen Museums in
Kopenhagen, liegt als Ausstellungsstück ein 20 Tonnen schwerer
Eisenmeteorit, der sprichwörtlich Stein des Anstoßes für die
Überlegungen der Forscher war, bei der Depression nach Spuren eines
Meteoriteneinschlags zu suchen. „Der Rückschluss war naheliegend, dass
die Depression ein zuvor nicht beschriebener Meteoritenkrater sein
könnte – aber uns fehlten anfangs die Beweise", erinnert sich Professor
Nicolaj K. Larsen von der Universität Aarhus und Mitautor der
Publikation.

Messungen mit dem Forschungsflugzeug Polar 6 des
Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung (AWI) konnten die Vermutungen die Forscher bekräftigen,
dass die riesige Depression ein Meteoritenkrater ist. Die Polar 6 flog
im Mai 2016 über den Hiawatha-Gletscher, um den Krater und das darüber
liegende Eis mit einem neuen leistungsstarken Eisradar zu kartieren.
Frühere Radarmessungen des Hiawatha-Gletschers waren Teil eines
Langzeitprogramms der NASA, um Änderungen in der Eisbedeckung Grönlands
zu kartieren. Um die Hypothese des Meteoriteneinschlags zu testen,
benötigten die Wissenschaftler eine gezielte und dichtere
Radaruntersuchung.

„Das neue Radarsystem der AWI-Forschungsflugzeuge war genau die Art von
Instrument, die wir für die Messungen brauchten“, sagt Prof. Olaf Eisen,
Glaziologe am Alfred-Wegener-Institut, der ebenfalls an der Studie
beteiligt ist. „Das an der Universität Kansas für uns maßgeschneiderte
Radarsystem der nächsten Generation übertraf alle Erwartungen und
bildete die Struktur mit einer beispiellosen Auflösung und Detailschärfe
ab: Ein deutlich kreisrunder Rand, eine zentrale Erhebung, darüber
sowohl gestörte als auch ungestörte Eisschichten und basale Trümmer.
Alles, was einen Meteoriteneinschlag auszeichnet, ist da“, berichtet
Olaf Eisen begeistert.

In den Sommern 2016 und 2017 kehrte das Forschungsteam auf den
grönländischen Eisschild zurück, um tektonische Strukturen im Gestein am
Fuß des Gletschers zu kartieren und Proben von Sedimenten zu sammeln,
die durch einen Schmelzwasserkanal aus der Senke herausgespült wurden.
„Ein Teil des aus dem Krater gespülten Quarzsandes hatte eben jene
Deformationsmerkmale, die auf einen gewaltsamen Aufprall hindeuten. Dies
ist ein schlüssiger Beweis dafür, dass die Depression unter dem
Hiawatha-Gletscher ein Meteoritenkrater ist", sagt Larsen.

Die Folgen der Auswirkungen auf das Klima und das Leben der Erde

Frühere Studien haben gezeigt, dass große Meteoriteneinschläge das Klima
der Erde nachhaltig beeinflussen können – mit gravierenden Folgen für
das Leben auf dem Planeten. Daher wollen die Wissenschaftler jetzt
weiter untersuchen, wann und wie dieser Meteoriteneinschlag am
Hiawatha-Gletscher den Planeten beeinflusst hat. „Der nächste Schritt
der Untersuchungen wird darin bestehen, den Einschlag zuverlässig zu
datieren. Dies ist eine Herausforderung, da wir wohl versuchen müssen,
an Material am Boden der Struktur heranzukommen. Dies ist jedoch
entscheidend, wenn wir verstehen wollen, wie sich der Einschlag auf das
Leben auf der Erde auswirkte“, schließt Erstautor Kjær.

Originalpublikation

Kurt H. Kjær, Nicolaj K. Larsen, Tobias Binder, Anders A. Bjørk, Olaf
Eisen, Mark A. Fahnestock, Svend Funder, Adam A. Garde, Henning Haack,
Veit Helm, Michael Houmark-Nielsen, Kristian K. Kjeldsen, Shfaqat A.
Khan, Horst Machguth, Iain McDonald, Mathieu Morlighem, Jérémie
Mouginot, John D. Paden, Tod E. Waight, Christian Weikusat, Eske
Willerslev, Joseph A. MacGregor: A large impact crater beneath Hiawatha
Glacier in northwest Greenland. Science Advances 2018.