Late Holocene climate and environmental changes in the Eurasian Arctic - evidence from glacier and ground ice (Eurasian Arctic Ice 4k)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das geförderte Projekt beschäftigte sich mit der Rekonstruktion von Klima- und Umweltveränderungen in der Eurasischen Arktis sowie ihren räumlichen und zeitlichen Dynamiken im Spätholozän, also während der letzten etwa vier Jahrtausende. Dafür wurden sowohl ein Eiskern von der Eiskappe Akademii Nauk (Severnaya Zemlya) als auch Eiskeile aus den Permafrostregionen der Nordostsibirischen Arktis untersucht. Während Eiskerne etablierte Klimaarchive sind, ist die Analyse von Eiskeilen ein neues Untersuchungsfeld. Als Proxies (Stellvertreterdaten für die Rekonstruktion) wurde insbesondere auf stabile Wasserisotope aber auch auf chemische Spurenstoffe in Gletscher- und Eiskeileis zurückgegriffen. Es konnte gezeigt werden, dass der Akademii-Nauk-Eiskern ein Schlüsselarchiv für die Rekonstruktion der Klima- und Umweltveränderungen in der zentralen eurasischen Arktis darstellt. Für das letzte Jahrtausend konnten mit Hilfe stabiler Wasserisotope bedeutende und z.T. abrupte Änderungen der jährlichen Temperaturen rekonstruiert werden, die zum großen Teil auf die interne Dynamik des arktischen Klimasystems mit Wechselwirkungen zwischen Meereis und Atmosphäre in der Barentsund Karasee-Region zurückzuführen sind. Im Rahmen von Kooperationen konnten Proxies (Brom und Iod) für die Rekonstruktion der Meereisbedeckung erstmalig in der Russischen Arktis angewendet werden und zeigen ein großes Potential für die Laptevsee. Untersuchungen von Vanillinsäure und para-Hydroxybenzoesäure konnten zur Rekonstruktion von sibirischen Walbränden genutzt werden und weisen auf Zusammenhänge zwischen großräumigen Klimaänderungen und Waldbrandaktivität in Sibirien hin. Analysen des Radionuklids 10Be konnten zur Validierung des Altersmodells genutzt werden. Als wesentliches Ergebnis des Projekts kann die Etablierung von Eiskeilen als einzigartiges Archiv für Winterklimabedingungen angesehen werden. In einer in Nature Geoscience publizierten Studie konnte erstmals für die sibirische Arktis eine bisher unbekannte winterliche Erwärmung über das mittlere und späte Holozän nachgewiesen werden, die in einer weiteren Studie bestätigt werden konnte. Der Winter-Erwärmungstrend steht im Gegensatz zu einer langfristige Abkühlungstendenz vor der aktuellen anthropogenen Erwärmung, die aus den meisten anderen arktischen Klimaarchiven rekonstruiert wird. Diese zeigen allerdings sommerdominierte Klimainformationen an, während die speziellen Bildungsbedingungen von Eiskeilen die Rekonstruktion von Winterklima ermöglichen. Diese verschiedenen Klimatrends lassen sich mit der saisonal unterschiedlichen orbitalen Einstrahlung sowie dem treibhausgasbedingtem Klimaantrieb erklären und stimmen mit Klimamodell-Ergebnissen überein. Die Ergebnisse des Projekts zeigen deutlich, dass, insbesondere für die Arktis, die Saisonalität von Klimaarchiven genau eingegrenzt werden muss, bevor zuverlässige Vergleiche zwischen unterschiedlichen Klimarekonstruktionen sowie zwischen Klimarekonstruktionen und Klimamodell-Ergebnissen vorgenommen werden können. Die Arbeiten des Projekts erfuhren zweimal größere Aufmerksamkeit in den Publikumsmedien. Zum einen begleitete ein Fernsehteam des RBB Geländearbeiten, die dann im Dokumentarfilm „Geheimnisse im Eis der Erde“ thematisiert wurden. Zum anderen sorgten die Ergebnisse des Nature Geoscience Artikels für Aufmerksamkeit in mehreren nationalen und internationalen Zeitungen sowie in einem Fernsehbeitrag des RBB.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2013. Is the 20th century warming unprecedented in the Siberian north? Quaternary Science Reviews 73, 93-102
Sidorova OV, Saurer M, Andreev A, Fritzsche D, Opel T, Naurzbaev MM, Siegwolf R
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Eurasian Arctic climate over the past millennium as recorded in the Akademii Nauk ice core (Severnaya Zemlya). 2013. Climate of the Past 9, 2379-2389
Opel T, Fritzsche D, Meyer H
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2015. Dissolved Organic Carbon (DOC) in Arctic Ground Ice. The Cryosphere 9, 737-752
Fritz M, Opel T, Tanski G, Herzschuh U, Meyer H, Eulenburg A, Lantuit H
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2015. Long-term winter warming trend in the Siberian Arctic during the mid- to late Holocene. Nature Geoscience 8, 122-125
Meyer H, Opel T, Laepple T, Dereviagin AYu, Hoffmann K, Werner M
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2015. Observing Muostakh disappear: permafrost thaw subsidence and erosion of a ground-ice-rich island in response to arctic summer warming and sea ice reduction. The Cryosphere 9, 151-178
Günther F, Overduin PP, Yakshina IA, Opel T, Baranskaya AV, Grigoriev MN
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2015. Permafrostdegradation in Sibirien - Sozio-Ökonomische Aspekte. In: Lozán JL, Grassl H, Kasang D, Notz D and Escher-Vetter H (Eds.). Warnsignal Klima: Das Eis der Erde (Kapitel 7.3), pp. 261-270
Opel T & Ulrich M
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2016. Halogen-based reconstruction of Russian Arctic sea ice area from the Akademii Nauk ice core (Severnaya Zemlya). The Cryosphere 10, 245-256
Spolaor A, Opel T, McConnell JR, Maselli OJ, Spreen G, Varin C, Kirchgeorg T, Fritzsche D, Saiz- Lopez A, Vallelonga P
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2016. Spatial and temporal oxygen isotope variability in northern Greenland – implications for a new climate record over the past millennium. Climate of the Past 12, 171-188
Weißbach S, Wegner A, Opel T, Oerter H, Vinther BM, Kipfstuhl S
