Lead
Klimaveränderungen in der Vergangenheit werden in physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften natürlicher Klimaarchive gespeichert und liefern so lokale (Proxy-) Temperaturinformationen. In NOTICE gehen wir über diesen Ansatz hinaus, in dem wir mithilfe einer präzisen massenspektrometrischen Methode die Edelgasverhältnisse in Luftblasen in polaren Eiskernen messen. Basierend auf der wohldefinierten Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit dieser Gase im Ozean, liefert dies eine Temperaturinformation, die über den gesamte Ozean mittelt, und somit ein integrales Masse des Wärmeinhalts des Ozeans zu jedem Zeitpunkt der letzten bis zu 800,000 Jahre.

Lay summary

Um die vom Menschen verursachte Klimaerwärmung zu verstehen und deren Entwicklung vorauszusagen, ist die detaillierte Kenntnis der Veränderungen im Erdsystem und der Kopplung zwischen Klima und Strahlungsantrieb notwendig. Aufgrund der zeitlichen Beschränkung direkter Beobachtungen spielt die Rekonstruktion des Klimas mithilfe natürlicher Klimaarchive eine herausragende Rolle, um diese Variationen über lange Zeiträume zu untersuchen und wichtige Validierungsdaten für Klimamodelle zur Verfügung zu stellen. Eine globale Rekonstruktion des Klimas, bzw. eine Validierung von Klimamodellen, ist jedoch extrem schwierig, da die Daten aus Klimaarchiven räumlich limitiert sind und die Altersskalen der Klimaarchive häufig nicht konsistent. 

Es wird somit ein neues Paleothermometer benötigt, das globale Temperaturen liefert. Da bei Klimaänderungen der Grossteil der Wärme vom Ozean aufgenommen bzw. abgegeben wird, benötigen wir ein globales Ozeanthermometer. Interessanterweise liefern nicht marine Sedimente diese Information, sondern polare Eisbohrkerne. Diese archivieren die vergangenen Atmosphäre in kleinen Luftblasen, und somit auch die Konzentrationen des molekularen Stickstoffs und der Edelgase Argon, Krypton and Xenon. Obwohl sich der Grossteil dieser Gase in der Atmosphäre befindet, ist ein kleiner Prozentsatz im Ozean gelöst. Dieser Prozentsatz ist durch die bekannte Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur kontrolliert. Dementsprechend können wir die mittlere Ozeantemperatur im Vergleich zum heutigen Wert rekonstruieren, wenn wir die Verhältnisse dieser Gase präzise messen können.

In den letzten Jahren haben wir eine massenspektrometrische Methode entwickelt, die diese Verhältnisse mit der entsprechenden Genauigkeit an kleinen Luftproben aus Eisbohrkernen messen kann. In NOTICE wenden wir diese neue Technik auf Eiskerne aus Grönland und der Antarktis an, um die mittlere globale Ozeantemperatur über die letzten bis zu 800’000 Jahre zu rekonstruieren.