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18.08.10 · 17:25 Uhr

Arktisches Meereis - eine Paleoperspektive II

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 3

Ich hatte im ersten Teil dieses Postings Meereis-Rekonstruktionen über eine Zeitskale von Jahrmillionen bis Jahrtausenden diskutiert. Auch auf der Skala der immer so umstrittenen letzten 1000 Jahre gibt es Resultat. Ich kann aber nicht sagen, dass die mich alle wirklich sooo überzeugten.

Ein Versuch besteht darin in Eiskernen, die ja eine sehr hohe zeitliche Auflösung besitzen und durchaus zur Analyse der letzten 1000 Jahre geeignet sind, chemische Spuren zu finden, die direkte Schlüsse auf die Meereisausdehnung zuliessen. Öfters wird da Meersalz erwähnt, welches man durch die Messung der entsprechenden Ionen/Kationen im Eis bestimmt. Meersalz kann zu einem Aerosol werden, nämlich an der Meeresoberfläche, wo Gischt entsprechende Mikropartikel in die Luft einträgt. Die Idee ist dann, dass bei grösserer Meereis-Ausdehnung die verschiedenen Regionen, in denen Eiskerne gezogen wurden, eben entsprechend weiter von den potentiellen Quellgebieten des NaCl entfernt waren. Manchmal scheint diese Idee ganz gut zu passen (Baffin Bay) und manchmal nicht. Grönländische Eiskerne zeigen etwa ein jahreszeitliches Ionen/Anionen Maximum im Winter, also dann wenn die Meereisausdehnung am grössten ist. Offensichtlich ist dort das Meersalz eher ein Proxy für die allgemeine Sturmaktivität im Nordatlantik als ein Proxy für den Abstand zwischen Bohrstelle und Quellgegend.

Bild 1: Vergleich einer Multiproxy Rekonstruktion der Meereis-Ausdehnung (extent) in der GIN sea zwischen 1200-1997 und der direkt beobachteten (Schiffe, Satelliten) Maximalausdehnung nach Kinnard et al. Siehe Macias-Fauria et al 2009.

Das Review-Paper von Polyak et al. (danke Pseudonym für den Link) zeigt auch Resultate einer Arbeit von Macias-Fauria und Kollegen (s Bild 1), welches einen Vergleich zwischen der mehr oder minder direkt beobachteten maximalen arktischen Meereisausdehnung und einer Rekonstruktion des Wintereises in der GIN-Sea (Greenland-Iceland-Norwegian Sea) zeigt. Bild 1 vermittelte zumindest mir optisch den Eindruck recht grosser Übereinstimmung zwischen Rekonstruktion und der direkt beobachteten arktischen Maximal-Eisausdehnung, weshalb ich mir die Daten besorgte und nochmal plottete (s. Bild 2). Jeder möge da selber urteilen. Die besonders starke Abweichung zwischen Arktischem Gesamtsignal (rote Kurve) und der GIN Sea Rekonstruktion in den 30/40/50er Jahren soll, so Polyak, in erster Linie an dekadischen Variationen im Nordatlantik liegen (Great Salt Anomaly s. Wiki).

Bild 2: Das Gleiche wie in Bild 1, aber etwas vergrössert dargestellt.

Einige weitere Anmerkungen zu dieser Rekonstruktion: Macias Fauria et al. nehmen einen Isotopenrekord von einer Eisbohrung in Spitzbergen und einer Baumringreihe von Scots Pines aus Nordfinnland, normalisieren die beiden Rekords und vergleichen eine lineare Kombination dieser beiden Proxies mit der direkt beobachteten Wintermeereisausdehnung. Mir kommt das doch sehr eigenartig vor. Erstens sind beide Proxies (die Isotopen und die Baumringe) Temperaturindikatoren und haben direkt nichts mit Meereis zu tun. Ferner ist einer der beiden, nämlich die Baumringe, ganz explizit ein Proxy für Sommertemperaturen. Wieso dann die Wintermeereisausdehnung? Warum eigentlich diese beiden Proxies und nicht irgendeine der vielen anderen jährlich aufgelösten Klimaproxies aus der Arktis (siehe Darrel Kaufman, 2009)?

Vielleicht ist ja die Korrelation einfach zu fantastisch, als dass man sich diese Fragen noch stellen würde? Ich habe die beiden Zeitserien daher nicht nur etwas vergrössert geplottet (Bild 2) sondern auch gegen einmal die maximale Meereisausdehnung und einmal gegen die minimale. Die Korrelation der rekonstruierten Serie gegen die Beobachtungen ist für Sommer und Wintermeereis ungefähr gleich (s. Bild 3), und zwar gleich mässig (erklärte Varianz < 20%).

Bild 3: Rekonstruierte GIN Sea Maximale Eisausdehnung (Macias-Fauria) gegen die beobachtete maximale und minimale arktische Meereisausdehnung (Kinnard). Die erklärte Varianz ist in beiden Fällen ungefähr gleich und relativ gering (<20%).

Alle Meereisproxies, die irgendwie eigentlich Klimaproxies sind, schiessen sich letztlich in den Fuss. Erstens weiss man nie, ob ein aus X Gründen variierendes Klima die Eisbedeckung geändert hat oder ob die Ozean-Meereisdynamik für die regionalen Klimaänderungen verantwortlich war. Zweitens, ist es relativ unwahrscheinlich, dass man etwas wirklich quantitatives zu Sommer und Winter-Meereis sagen kann. Doch nun scheint es eine Lösung dieses fundamentalen Problems zu geben: IP25.

Bild 4: "IP25 is a mono-unsaturated HBI alkenene only found in sea ice and related sediments". So ist das.

Bei IP25 handelt es sich um einen chemischen fossilen Spurenstoff, ein Biomarker, der von im/unterm Meereis lebenden Mikroalgen produziert wurde. Insbesondere im Früjahr/Frühsommer ist dieser Biomarker sehr gut mit der Meereisverteilung korreliert. Bild 4 zeigt wie seine Struktur (ich zeig das nur, weil diese mir absolut nichts sagende Zeichung genau so veröffentlicht wurde, ohne Erklärung, ohne weitere Beschriftung) in hinreichender Abstraktion so aussieht. IP25 wird in Massé et al. auch liebevoll so umschrieben: "IP25 is a mono-unsaturated HBI alkenene only found in sea ice and related sediments". Chemie fand ich schon immer schwierig.

Bild 5: IP25 Konzentration, ein Biomarker für Meereis, gemessen in einem Sedimentkern nördlich von Island (MD99-2275) gezogen und Vergleich mit den entsprechenden Meerestemperaturen basierend auf Diatomeen aus demselben Kern. Aus Massé et al. 2008.

Bild 5 zeigt einen der ersten hochauflösenden Rekords aus einem hochauflösenden marinen Kern nördlich von Island gezogen. Schön kann man z.B. eine hohe IP25 Konzentration (also viel Meereis) in der Dekade vor 1700 erkennen, eine in vielen europäischen Temperaturserien besonders kalte Dekade oder auch die relativ eisarmen Zeiten während des Mittelalters sind deutlich zu erkennen. Ein Zusammenhang mit der Sonnen-Aktivität ist, wie bereits an anderer Stelle erwähnt, eher lose. So ist das Dalton Minimum (1790-1830) durch weniger Meereis gekennzeichnet als die Zeitspanne davor (insbesondere der Peak 1776) und danach (1850-1900).

Die letzten IP25 Messungen entsprechen etwa dem Jahr 1950 und es wäre sicher interessant zu wissen, wo wir in den letzten zwei Dekaden beim IP25 an dieser Stelle liegen. Auf Satellitenbildern ist die Isländische Nordküste zumindest heute spätestens ab März frei von Meereis. Es gibt mittlerweile eine Reihe von Projekten, die versuchen an hochauflösende IP25 Rekords zu kommen und so wird es sicher bald neues zur natürlichen Variabilität des arktischen Meereises geben.

 

Autor: Georg Hoffmann· 3 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: Meereis· Paleorekonstruktion