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Eisbohrkern



Durch die Analyse von Eisbohrkernen ist es möglich, Informationen über das Wetter und Klima in der Vergangenheit zu erhalten. Diese Art der Klimadatenerfassung ist eine sehr junge aber zugleich eine der wichtigsten und genauesten Methoden, die heute bekannt sind. Bei dieser Methode werden Bohrungen in die riesigen Landeisschilde der Erde, in die Kryosphäre (das Eis der Erde), unternommen. Die dann zu Tage geförderten Eisbohrkerne werden genauestens untersucht.

Die Idee, dass ein Eiskern ein Archiv mit Klimainformationen darstellt, geht auf die im Jahre 1930 bis 1931 durchgeführte Grönlandexpedition von Alfred Wegener zurück. Einer der beteiligten Wissenschafter untersuchte in einer 15 Meter tief gegrabenen Grube die jährlichen Jahresschichten.

Table of contents
1 Landeisschilde
2 Methoden der Auswertung

Landeisschilde

Von Jahr zu Jahr setzt sich eine neue Schicht Eis ab, eine sogenannte Jahresschicht. Somit besteht ein solches Landeisschild aus vielen übereinander verlaufenden Schichten Eis. Je älter, also auch je tiefer, eine Jahresschicht im Eis liegt, desto dünner ist sie meist, da das Gewicht der darüber liegenden Schichten sie zusammendrückt. Untersucht man nun die einzelnen Schichten, kann man sehr genaue Informationen zu ganz bestimmten Jahren herausfinden, indem man die Schichten von oben abzählt.

Solche riesigen Eisschilde sind vor allem in der Antarktis und in Grönland zu finden. Einige haben eine Dicke von bis zu 4000 m und sind mehrere Millionen Jahre alt. Allerdings werden auch Untersuchungen auf Gletschern durchgeführt sowohl in gemäßigten Klimabreiten als auch in den Tropen. Ein Beispiel dafür ist der Gletscher auf dem Kilimandscharo. Die alpinen Gletscher liefern Informationen über das regionale Klimageschehen, während Bohrungen an den polaren Eisschilden Informationen über das globale Klima der letzten Jahrhunderttausende liefern.

Der erste 100 Meter lange Eiskern wurde während einer norwegisch-britisch-schwedischen Antarktis-Expedition gezogen, die in den Jahren 1949 bis 1952 stattfand. Den bisher tiefsten Bohrabschnitt des grönländischen Inlandeises erbrachte die europäische Tiefbohrung GRIP (Greenland Ice Core Project) im Jahre 1992. Hier wurde eine Bohrtiefe von 3029 Meter erreicht.

Methoden der Auswertung

Temperaturanalyse

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, Informationen aus diesen Eisbohrkernen zu gewinnen. Eine ist die Temperaturanalyse. Diese Methode basiert darauf, dass bei der Entstehung der einzelnen Schichten, die Sauerstoff
isotope im Eis sich je nach Temperatur in anderen Verhältnissen bilden. Das heißt also, dass das Verhältnis der Sauerstoffisotope bei der Bildung streng temperaturabhängig ist. Entscheidend sind bei dieser Analyse die Sauerstoffisotope 18O und 16O. Aus dem Massenverhältnis dieser beiden Isotope kann man nun sehr genau die Temperatur bestimmen, die bei der Entstehung vorherrschte. Diese Massenverhältnisanalyse wird mit Hilfe eines Massenspektrometers durchgeführt. Mit dieser Methode kann man die Temperaturen sehr genau bestimmen, und so genau datieren, dass sogar die Unterschiede in den letzten 1000 Jahren zwischen den einzelnen Sommern und Wintern erkannt werden können. Auf diese Weise ist es auch möglich, genaue Entstehungstemperaturangaben über Jahresschichten zu machen, die schon teilweise Millionen Jahre alt sind. Außerdem gibt es, neben der Temperaturanalyse, noch andere Auswertungsverfahren für Eisbohrkerne.

Analyse von Lufteinschließungen

Man kann z.B. die vereinzelt vorkommenden Luftblasen im Eis untersuchen. Diese Lufteinschließungen beinhalten auch heute noch die Luft, die dort vor Jahrmillionen eingeschlossen wurde. Daraus kann man sehr wertvolle Informationen über die Zusammensetzung der damaligen Luft herausfinden. Bei dieser Analyse sind jedoch der Sauerstoff und der Stickstoff, die den Großteil der in der Luft enthaltenen Gase ausmachen, weniger interessant, da sie relativ gleich geblieben sind. Interessanter sind in diesem Zusammenhang die Spurengase, die teilweise nur unter 1 % der Gase in der Luft ausmachen. Besonders bedeutsam sind dabei Kohlendioxyd und Methan, da diese eine relativ hohe Verweilzeit haben. Dies ist wichtig, da der Luftabschluss im Eis einige Jahre dauern kann.

Weitere Möglichkeiten der Datengewinnung

Neben der Sauerstoff-Isotopenmethode gibt es noch andere Isotopenverhältnisse, die untersucht werden. Bei einer werden die Kohlenstoffisotope (14C) und die Berylliumisotope (10Be) untersucht. Aus ihrem Verhältnis kann man vieles über die Sonnenaktivität erfahren.

Darüber hinaus lässt die Dicke der einzelnen Jahresschichten, abgesehen davon, dass die älteren dünner sind, Rückschlüsse auf die jeweilige Niederschlagsmenge zu. Bei der Untersuchung der Eisbohrkerne werden auch immer wieder dünnere Schichten Staub entdeckt. Diese stammen meistens von sehr großen Vulkanausbrüchen, die auch oft deutliche Klimaveränderungen hervorriefen.

Noch genauer kann man vulkanische Ablagerungen bestimmen, indem man die elektrische Leitfähigkeit des Eises feststellt. Diese gibt Informationen über die Menge der vulkanischen Ablagerungen und somit über die Vulkanausbrüche in der Vergangenheit.




     
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