Klimaatgeschiedenis in het ijs

Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research

voorlezen

Onderzoekers van 14 instellingen in tien Europese landen hebben drie jaar lang op het Antarctische ijs gezocht naar een plek om de klimaatgeschiedenis van de afgelopen 1, 5 miljoen jaar te bestuderen. Het consortium Beyond EPICA Oudste ijs (BE-OI) onder leiding van Olaf Eisen van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) in Bremerhaven heeft onlangs de resultaten gerapporteerd gepresenteerd op een conferentie van de "European Geosciences Union" in Wenen.

De onderzoekers kozen een van de koudste, droogste en levenloze plekken op aarde: "Little Dome C" ligt op drie uur sneeuwscooter rijden (30 kilometer) van de Antarctisch station Dome Concordia, dat Frankrijk en Italië exploiteert op het ijs van Wilkes-Land op een hoogte van 3233 meter boven zeeniveau. De onderzoekers nemen daar bijna nooit neerslag waar en de gemiddelde jaartemperatuur is min 54, 5 graden Celsius. Hoger dan min 25 graden is het daar zeer zeldzaam en in de winter vallen de temperaturen soms onder min 80 graden.

900.000 jaar oud ijs

Waar het Concordia-station vandaag staat, boorden onderzoekers tussen 1996 en december 2004 3270 meter in het Antarctische ijs als onderdeel van het Europese EPICA-project (European Project for Ice Coring in Antarctica). Met nauwkeurige analyses van de kernen die op deze manier werden verkregen, konden onderzoekers de klimaatgeschiedenis van de afgelopen 800.000 jaar betrouwbaar reconstrueren. "Gedurende deze tijd werden lange periodes van koude afgewisseld met kortere warme periodes met een snelheid van ongeveer honderdduizend jaar", legt AWI-onderzoeker en BE-OI-projectcoördinator Olaf Eisen uit.

Omdat dit ijs ook kleine bellen bevat die nog lucht bevatten vanaf het moment dat het ijs werd gevormd, kunnen de klimaatonderzoekers het gehalte aan de belangrijke broeikasgassen kooldioxide en methaan meten. En ze vinden duidelijke verbindingen: als het klimaat op aarde koud was, was er veel minder koolstofdioxide en minder methaan in de lucht dan in warmere tijdperken.

Vanaf de eeuwen daarvoor hebben de onderzoekers echter tot nu toe geen ijskernen in wiens luchtbellen ze het toenmalige gehalte aan broeikasgassen konden meten. Vooral in dit tijdperk is het ritme echter dramatisch veranderd, afwisselend tussen koude en warmere periodes: "Meer dan 1, 2 miljoen jaar geleden duurde zo'n cyclus slechts ongeveer 40.000 jaar, veroorzaakt door regelmatige veranderingen in de inclinatie van de aardas. Dit werd gevolgd door een overgangsperiode van 300.000 jaar, voordat het ritme van honderdduizend jaar ongeveer 900.000 jaar geleden begon, "legt Olaf Eisen uit. tonen

Tijdvenster in de klimaatgeschiedenis

Klimaatonderzoekers kennen deze ontwikkeling door onderzoek naar de sedimenten die zich in deze tijden op de oceaanbodem hebben verzameld. Dergelijke analyses geven aanwijzingen over de temperaturen van die tijd en over de massa's ijskappen die over Antarctica, Groenland en soms Noord-Amerika en Noord-Europa lagen. Gegevens over de broeikasgassen Kooldioxide en methaan en hun correlaties met de ontwikkeling van het klimaat, ontvangen de onderzoekers echter alleen van de luchtbellen die in deze periode in het ijs zaten.

"Er zijn daarom zeer goede redenen om na de 800.000 jaar oude EPICA-monsters in ijs te boren van minstens 1, 5 miljoen jaar oud", legt Olaf Eisen uit. Hierdoor zouden de onderzoekers niet alleen de klimaatcontext van de "overgangsperiode in het midden van het Pleistoceen" kunnen bestuderen, maar ook het 40.000-jarige ritme ervoor. Omdat de moleculen in het ijs iets meer dan millennia diffunderen en de analyses besmeuren, zoeken de onderzoekers naar ijs met een hogere resolutie, waarin tienduizend jaar klimaatgeschiedenis is ingebed in een boorkern van ten minste één meter lang Rol speelt.

Zoek naar het oudste ijs op aarde

In de afgelopen drie jaar zochten onderzoekers uit tien Europese landen, ondersteund door collega's uit de VS, Australië, Japan en Rusland, op Antarctica in het BE-OI-project, naar ijs dat aan deze criteria voldoet. Op vluchten over de Antarctica gebruikten ze radarstralen om de ondergrondse ijslagen te analyseren, die ze ook rechtstreeks onderzochten met testputten tot 400 meter diep. Uit deze resultaten concludeerden de onderzoekers over de omstandigheden in diepere en dus oudere lagen.

Hier is de "Little Dome C" naar voren gekomen als de beste kandidaat voor minstens 1, 5 miljoen jaar oud ijs, dat nog steeds een goede resolutie heeft in zijn oudste gebieden en dat onder de enorme druk van de bovenliggende massa's ook smelt niet aan zijn basis. Als de Europese Unie groen licht geeft voor de tweede fase van BE-OI, zoals gehoopt, zullen de onderzoekers worden gecoördineerd door Carlo Barbante van de Universiteit van Venetië op de "Little Dome C" Bouw een veldkamp waarin containers tijdens het boren in redelijk eenvoudige omstandigheden leven.

Droeg vanaf 2021

Waarschijnlijk medio november 2021 kan dan een gat beginnen, worden verkregen met de tien centimeter dikke ijskernen. In de drie Antarctische zomer zal dit gat dan worden voortgezet van half november tot begin februari, tot een diepte van 2730 meter tegen 2024, wanneer het ijs minstens 1, 5 miljoen jaar oud moet zijn. Tegen 2025 zouden de eerste gegevens van de boorkernanalyses beschikbaar moeten zijn, waaruit het internationale onderzoeksteam vervolgens de relaties tussen broeikasgassen en het klimaat zal bepalen in de overgangsperiode in het midden van het Pleistoceen en de vorige wil de voorbije tijdperken onderzoeken.

BE-OI is de Europese bijdrage aan de wereldwijde zoektocht naar de juiste plaats voor een ijsboring. Het consortium zal de voorstudies uitvoeren voor de locatieselectie rond Dome C en Dome Fuji, beide potentieel geschikte regio's in de oostelijke Antarctica. Andere wetenschapsconsortia verkennen andere locaties binnen IPICS (International Partnerships in Ice Core Sciences). Dit project wordt gefinancierd door de Europese Unie in het Horizon 2020-programma voor onderzoek en innovatie onder het nummer 730258.

Bron: Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research

- Nadja Podbregar