11. Mär. 2019
William Crawford/IODP

Die 143 m lange JOIDES Resolution während einer Bohrung im antarktischen Rossmeer.

Mitte März 2019 bricht ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an Bord des amerikanischen Forschungsbohrschiffes JOIDES Resolution auf, um in den antarktischen Gewässern der Scotiasee die Vereisungsgeschichte des südlichsten Kontinentes zu rekonstruieren.

Für uns deutsche und internationale Geoforscher und Geoforscherinnen, die sich mit der geologischen Erforschung Antarktikas, des Klimas und des Südozeanes beschäftigen, ist 2019 ist ein ganz besonderes Jahr. Im Rahmen des International Ocean Discovery Program (IODP) wird untersucht, wie stabil, bzw. instabil der antarktische Eisschild (die großen Gletschermassen auf Antarktika) in der Vergangenheit war, wie sich Ozean- und Atmosphärenströmungen sowie das Klima verändert haben und welche Bedeutung dies im Rahmen des heutigen Klimawandels für uns haben wird.

Einige der wichtigsten Fragen der aktuellen Klimaforschung sind: Wie (in-)stabil ist der antarktische Eisschild? Wie hoch wird sein Anteil am Meeresspiegelanstieg sein? Welche Regionen sind besonders gefährdet? Welche Prozesse beeinflussen die Aufnahme oder Abgabe von CO2 in/aus dem Ozean? Wie verändern sich Strömungen und wie wirkt sich dies auf Gletscher und CO2 aus?

Um diese und weiter Fragen für die Zukunft zu beantworten, lohnt ein Blick in die Vergangenheit. Nur wenn wir verstehen, wie sich das Klimasystem in der Vergangenheit entwickelt hat, können wir abschätzen, welche Prozesse unterschiedliche Regionen Antarktikas besonders beeinflussen und können dies in die Analyse und Vorhersage des aktuellen Klimawandels einfließen lassen.

Unsere JOIDES Resolution (JR) Expedition 382 führt uns in die Scotiasee, östlich der antarktischen Halbinsel.

Routen größerer Eisberge zwischen 1976 und 2017. Unser Hauptarbeitsgebiet liegt östlich der antarktischen Halbinsel (Pfeil).

Routen größerer Eisberge zwischen 1976 und 2017. Unser Hauptarbeitsgebiet liegt östlich der antarktischen Halbinsel (Pfeil).

Bild: John Nelson
Logo der IODP-Expedition 382 – Iceberg Alley and Subantarctic Ice and Ocean Dynamics.

Logo der IODP-Expedition 382 – Iceberg Alley and Subantarctic Ice and Ocean Dynamics.

Bild: IODP-Expedition 382
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Routen größerer Eisberge zwischen 1976 und 2017. Unser Hauptarbeitsgebiet liegt östlich der antarktischen Halbinsel (Pfeil).

Bild: John Nelson

Logo der IODP-Expedition 382 – Iceberg Alley and Subantarctic Ice and Ocean Dynamics.

Bild: IODP-Expedition 382

Das Forschungsgebiet liegt in einem Korridor – genannt Iceberg Alley – der ideal ist, um die Stabilität von West- und Ostantarktis zu untersuchen. Bewegen sich Gletscher an Land, nehmen sie an ihrer Unterseite Gesteinsfragmente auf. Wenn die Gletscher letztendlich als Eisberge kalben, transportieren sie nicht nur Eis, sondern auch die Gesteinsfragmente in die Ozeane. Schmelzen die Eisberge, lassen sie Sand, Kies oder gar tonnenschwere Felsen in die Tiefsee hinabregnen.

Wie in der Animation zu sehen, zwingen die Ozeanströmungen rund um Antarktika einen Großteil aller Eisberge, egal wo sie entstehen, in und durch die Scotiasee. Eines unserer Ziele ist es daher die Sedimente dieses Korridors zu erbohren, die von Eisbergen transportierten Sand- und Kieslagen zu gewinnen und zu datieren. So können wir ermitteln, unter welchen Klimabedingungen besonders viele oder wenige Eisberge die Scotiasee passiert haben und in welchen Regionen sie ihren Ursprung hatten. Aus diesen Informationen können wir rekonstruieren, wann welche Regionen des Eisschildes stabil waren, bzw. welche Prozesse Kippunkte im Klimasystem darstellen, die zu einer Instabilität von West- und/oder Ostantarktis geführt haben.

Im Durchschnitt kommt die JR – die im Übrigen keinerlei Eisklasse besitzt – einmal pro Jahrzehnt in antarktische Gewässer. In 2019 jedoch gibt es gleich drei solcher Expeditionen! Die erste Expedition bohrte bis vor wenigen Tagen in der Amundsensee und ist jetzt auf dem Rückweg nach Chile. Sie zielte darauf ab regional die Stabilität des westantarktischen Eisschildes zu untersuchen. Unsere Expedition (März bis Mai) wird in der Scotiasee die Stabilität von West- und Ostantarktis untersuchen sowie die Dynamik des Antarktischen Zirkumpolarstroms rekonstruieren. Im Anschluss an unsere Fahrt, mitten im Südherbst und -winter, wird die dritte und letzte Expedition im Südostpazifik untersuchen, wie sich Zirkumpolarstrom und Westwinde in der Vergangenheit entwickelt haben.

Zusammengenommen, aber auch einzeln, werden die Ergebnisse dieser Expeditionen einen Quantensprung unseres Verständnisses des antarktischen und globalen Klimasystems und der glaziologischen und geologischen Prozesse der letzten ~10 Millionen Jahre darstellen.

Mit Hilfe der geologischen Geräte unserer "normalen" Forschungsschiffe wie der Polarstern oder der Sonne ist es uns möglich, bis in eine Sedimenttiefe von etwa 30 Meter, mit Hilfe des Marum-MeBo, sogar bis in ca. 200 Meter Tiefe vorzudringen. Oftmals, sind die Zeitintervalle, an denen wir interessiert sind, aber so tief oder so verfestigt, dass es mit den herkömmlichen Methoden unmöglich ist sie zu erreichen. Hier kommt die JR ins Spiel. Das Forschungsbohrschiff – mit seinem ~60 Meter hohen Bohrturm – kann mehrere Kilometer tief in die Sediment- und sogar Gesteinsschichte bohren und das bei Wassertiefen von beinahe 6000 Meter!

Ganz so tief wird es bei Expedition 382 aber nicht. Wir planen bei Wassertiefen von ca. 4000 Meter etwa 600 Meter tief in den Meeresboden zu bohren und so Sedimente der vergangenen 3 bis 12 Millionen Jahre zu gewinnen. Sollte uns dies gelingen, würden wir in Zeiten vorstoßen, in denen der atmosphärische CO2-Gehalt das letzte Mal so hoch war wie heute.

Somit hoffen wir auf Einblicke in die Stabilität der kontinentalen Eisschilde und die Veränderungen im Südozean unter Klimabedingungen die ähnlich – aber nicht identisch – waren, wie wir es für die nahe Zukunft erwarten.

Bald geht es für uns nach Punta Arenas, an der Südspitze Patagoniens. Im Südsommer ist die chilenische Stadt einer der wichtigsten Häfen für Forschungs- aber auch Kreuzfahrtschiffe, die in den Südozean und Richtung Antarktika aufbrechen. Dort werden wir unsere Kolleginnen und Kollegen, die aus der Amundsensee zurückkehren, ablösen und in den kommenden Tagen an Bord der JR gehen.

Mit den letzten Grüßen vom Festland

Thomas Ronge (Alfred-Wegener-Institut)