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Klimaforschung
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Gletscherforschung International - Klimawandel |
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Klimaforschung
in Kasachstan
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Temperatur
im Altai folgt Sonne mit Verzögerung |
Ein
Eiskern, der 2001 von einem schweizerisch-russischen Forschungsteam unter
Leitung des Paul Scherrer Instituts (PSI) auf dem Belukha-Gletscher im
sibirischen Altai gebohrt wurde, liefert neue Erkenntnisse zur Klimaforschung.
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| Anhand von Sauerstoffisotopen im Eis wurden die Temperaturen der letzten
750 Jahre im Altai rekonstruiert. Die Forschenden fanden einen starken
Zusammenhang zwischen den regionalen Temperaturen und der Sonnenaktivität
in der Zeitperiode 1250-1850 und schliessen daraus, dass die Sonne eine
wichtige Triebkraft für Temperaturschwankungen im Altai war. Besonders
bemerkenswert ist die Feststellung, dass die rekonstruierten Temperaturen
dem Strahlungsantrieb der Sonne mit einer Verzögerung von 10 bis 30
Jahren folgen. |
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Der starke Temperaturanstieg im Altai zwischen 1850
und 2000 kann jedoch nicht mit der Sonnenaktivität erklärt werden,
sondern mit der wachsenden Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre.
Darüber berichten die Forschenden in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift
Geophysical Research Letters.
Das
Altai-Gebirge liegt an der Grenze zwischen Russland, Kasachstan, der Mongolei
und China und gehört zu den Regionen der Erde mit einem besonders
ausgeprägt kontinentalen Klima. Ein internationales Forschungsteam
unter Leitung von Margit Schwikowski (Paul Scherrer Institut) hat 2001
auf dem Belukha-Gletscher nahe des höchsten Gipfels des Altai einen
139 m langen Eiskern gebohrt. Dieser Bohrkern hat nun nach umfangreichen
Laborarbeiten seine Geheimnisse preisgegeben.
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| Eiskern
als Thermometer |
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| Der
Eiskern wurde im Kühlraum des PSI bei -20°C in 3600 Proben zersägt
und mit einem Isotopenmassenspektrometer auf den Gehalt an Sauerstoffisotopen
16O und 18O untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das Verhältnis
dieser stabilen Sauerstoffisotope über die letzten 130 Jahre gut dem
in einer nahe gelegenen Messstation gemessenen Temperaturverlauf folgt.
Daher kann dieser Parameter als ein Mass für die Temperatur in der
Vergangenheit verwendet werden. Die tiefste Probe wurde auf das Jahr 1250
datiert, womit der Eiskern Klimainformationen über die letzten 750
Jahre enthält. |
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| Sonnenaktivität
beeinflusst Temperaturverlauf |
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Grössere
Grafik
Die Intensität
der Sonnenstrahlung ist keine Konstante. Sie schwankt in Zyklen um einen
Wert von 1365 Watt pro Quadratmeter. Der bekannteste Zyklus hat eine
mittlere Dauer von 11 Jahren. Direkte Messungen der Sonnenaktivität
sind erst seit 1978 möglich, aber bereits seit dem Jahr 1610 wird
die Anzahl der Sonnenflecken - ein Mass für die Sonnenaktivität
- mittels Teleskopen beobachtet. |
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Für
den Zeitraum davor liefern andere indirekte Methoden Hinweise auf die Sonnenaktivität:
die Analyse der kosmogenen Radionuklide 10Be aus polaren Eiskernen und
14C aus Baumringen, deren Gehalt auch von der Sonnenaktivität abhängt.
Die regionalen Temperaturen im Altai zeigen in der Zeitperiode 1250-1850
eine hohe Korrelation mit der rekonstruierten Sonnenaktivität. Das
bedeutet, dass die änderungen in der Sonnenaktivität in dieser
Zeit eine Haupttriebkraft für die Temperaturschwankungen waren.
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| Temperatur
folgt der Sonne |
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| Interessanterweise
folgen die regionalen Temperaturen dem Strahlungsantrieb mit einer Verzögerung
von 10 bis 30 Jahren. Die Studie der PSI-Forschenden ist die erste,
in der eine solche Verzögerung über einen Zeitbereich von mehr
als 500 Jahren beobachtet wurde. Da der Einfluss der Sonnenaktivität
auf das Klima noch nicht endgültig geklärt ist, sind solche Beobachtungen
ein wichtiger Beitrag zu deren Verständnis. Ein möglicher Mechanismus,
der von verschiedenen Autoren diskutiert wurde und der diese Verzögerung
von im Mittel 20 Jahren erklären könnte, ist der indirekte Einfluss
der Sonne auf Temperaturänderungen über das System Ozean - Atmosphäre. Das
Meerwasser erwärmt sich an Orten hoher Sonneneinstrahlung, d.h. in
den Subtropen und Tropen, am stärksten. Die Wärmeenergie wird
im Ozean von niederen zu höheren Breiten transportiert und dort wieder
an die Atmosphäre abgegeben. |
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Aufgrund der hohen Wärmekapazität
der Ozeane und variabler Strömungsgeschwindigkeiten sind dies sehr
verzögerte Prozesse. (Golfstrom)
Änderungen
der atmosphärischen Zirkulation im Nordatlantik, die für Temperaturschwankungen
im Altai verantwortlich sind, könnten im Mittel schon 20 Jahre früher
durch Einstrahlungsänderungen im tropischen Ozean initiiert worden
sein. (Golfstrom)
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| Starker
Temperaturanstieg im 20. Jahrhundert kann nicht mit der Sonne erklärt
werden |
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"Unsere
Studie unterscheidet zwischen vorindustrieller Zeit (1250-1850) und der
Periode der letzten 150 Jahre", betont Anja Eichler, Wissenschaftlerin
am Paul Scherrer Institut, "Während änderungen in der Sonnenaktivität
ein Hauptgrund für Temperaturschwankungen in der vorindustriellen
Zeit waren, zeigen die Temperaturen im Altai in den letzten 150 Jahren
einen viel stärkeren Anstieg als die Sonnenaktivität. Dieser
starke Anstieg korreliert mit der Zunahme des Treibhausgases
CO2 in dieser Zeit. Die Ergebnisse unserer regionalen Studie deuten
darauf hin, dass änderungen der Sonnenaktivität weniger als die
Hälfte des Temperaturanstieges seit 1850 im Altai erklären. Dies
ist in übereinstimmung mit globaleren Studien, basierend auf rekonstruierten
Temperaturen der nördlichen Hemisphäre.", meint die Forscherin.
Die
Arbeit ist in einer Kooperation des Paul Scherrer Instituts mit der Eawag
- dem Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs, dem Oeschger Centre for
Climate Change Research und dem Departement für Chemie und Biochemie
der Universität Bern sowie dem Institut für Wasser- und Umweltprobleme
Barnaul (Russland) entstanden.
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| Quelle:
Text Paul Scherrer Institut Villigen Schweiz, Labor für Radio- und Umweltchemie,
Dezember 2008 |
Das
Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe
Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde
zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Festkörperforschung
und Materialwissenschaften, Elementarteilchenphysik, Biologie und Medizin,
Energie- und Umweltforschung. Mit 1300 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget
von rund 260 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.
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| Bilder
aus dem Altai |
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| Bilderserie:
Henrik Rhyn und Paul Scherrer Institut |
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Externe
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