Rapide Klimaänderungen während des letzten Eiszeitzyklus

Mit dem Begriff Eiszeit werden normalerweise arktische Temperaturen und große Eismassen assoziiert. Aus paläoklimatologische Sicht noch relevanter ist aber die Dynamik, die das Klimasystem während der langen Glaziale ausgezeichnet hat: Vor allem durch Analysen von Eisbohrkernen aus Grönland wissen wir, dass Glaziale nicht einheitlich kalt-trocken sondern durch zahlreiche Erwärmungen unterbrochen waren, die wenige Jahrhunderts bis zu ein paar Jahrtausende währten. Das Entscheidende ist, dass der Beginn dieser Warmphasen (oder Interstadiale) abrupt erfolgte, sicher innerhalb von wenigen Jahrzehnten, vielleicht sogar innert weniger Jahre. Das Ende dieser Warmphasen war hingegen allmählich. 25 solcher Interstadiale wurden im grönländischen Eis allein während des letzten Eiszeit identifiziert und die Steuerung derselben zählt immer noch zu einem der großen Fragezeichen in der Erforschung unseres Erdklimas. Eine der großen Herausforderungen dabei ist die genaue zeitliche Fassung dieser Klimaschwankungen. Und genau hier setzt das vorliegende Projekt ein. Vorstudien haben nämlich gezeigt, dass Spuren dieser gewaltigen Klimaänderungen in einem völlig anderen Bereich der Erde ebenfalls - teilweise sogar lückenlos aufgezeichnet - gefunden werden können: In Tropfsteinen von Karsthöhlen. Der große Vorteil des "Klima-Archivs" Tropfstein ist der, dass diese steinernen Zeugen wesentlich präzisere Altersinformationen erlauben als das polare Eis. Im vorliegenden Projekt sollen daher Tropfsteine aus Höhlen in den Ost- und Westalpen analysiert werden, denn vorangegangene Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe an der Universität Innsbruck haben gezeigt, dass sich alpine Höhlen besonders gut als glaziale "Klima-Archive" eignen. Zur Erkennung der Klimaspuren in diesen anorganischen Karbonatablagerungen werden u.a. die stabilen Isotope des Sauerstoffs im Kalzit herangezogen. Die präzise Datierung beruht auf dem radioaktiven Zerfall der Spurenelemente Uran und Thorium, wobei die Messungen am weltbesten Labor an der Unversity of Minnesota durchgeführt werden. Weiters werden innovative Methoden zur Rekonstruktion der Temperaturänderungen eingesetzt. Diese Forschungsarbeiten, die in Zusammenarbeit mit deutschen, englischen, amerikanischen und dänischen Experten durchgeführt werden, sollen die immer noch recht ungenauen grönländischen Eis-Klimakurven durch einen Vergleich mit Tropfsteindaten aus den Alpen zeitlich kalibrieren und quantitative Daten zur Geschwindigkeit und Magnitude der Klima-Änderungen im Alpenraum liefern.

Während der letzten Glazialperiode fanden große und rasche Klimaänderungen, die Dansgaard-Oeschger-Zyklen, statt, die zu den gewaltigsten ihrer Art in der jüngsten Erdgeschichte gehören. Der Schlüssel zum besseren Verständnis dieser Ereignisse ist die genaue zeitliche Einstufung, welche jedoch an Eiskernproben, an denen dieselben erstmals erkannt wurden, schwierig ist. Wir untersuchten daher Stalagmiten aus Höhlen am Nordsaum der Alpen, da frühere Forschungen gezeigt haben, dass diese Region besonders sensitiv auf Klimaänderungen reagiert und das Isotopensignal, welches in diesen Höhenkarbonaten gespeichert ist, sehr gut mit dem gleichen Signal grönländischen Eisbohrkerne übereinstimmt. Unsere Studie bestätigt die frappierende Ähnlichkeit der Alpenkurve mit der Isotopenkurve von Grönland mittlerweile eine Ikone des Klimawandels und unterstreicht damit die enge Klimabeziehung beider Regionen. Wir haben unsere bestehende Klimakurve (NALPS) verbessert und einige Lücken geschlossen. Zudem konnten wir diese Kurve bis 35.000 Jahre vor heute verlängern. Schließlich gelang es noch diese eiszeitliche Kurve bis ins letzte Interglazial zurück auszudehnen. Die neue, zusammengesetzte, wenn auch nicht ganz lückenlose, Kurve offenbart die volle Dimension der gewaltigen Klimaänderungen in Mitteleuropa zwischen 135.000 und 35.000 Jahren vor heute und erlaubt aufgrund ihrer Genauigkeit und Präzision Fragen der zeitlichen Abfolge von Klimaereignissen zu Zeiten großer Umstellungen des globalen Klimasystems zu beleuchten.