Eine neue internationale Studie, an der das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel beteiligt ist, hebt die Bedeutung des Südpolarmeers für das Erdklima während der letzten großen Erwärmungsphase hervor, die vor etwa 12.000 Jahren stattfand. Diese Forschung zeigt, dass sich das Antarktische Bodenwasser (Antarctic Bottom Water, AABW) zu dieser Zeit erheblich ausdehnte und dabei eine kohlenstoffreiche Wassermasse im Atlantik verdrängte. Dieser Vorgang führte zur Freisetzung von in der Tiefsee gespeichertem Kohlendioxid und spielte somit eine entscheidende Rolle beim Ende der letzten Eiszeit. Die Ergebnisse dieser Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurden, bieten wertvolle Einblicke in die Reaktionen des Ozeans auf die gegenwärtige Erwärmung der Antarktis.
Die letzte Eiszeit endete vor etwa 12.000 Jahren, was mit einem Anstieg der globalen Temperaturen und dem Beginn der Jungsteinzeit einherging, in der die Menschen sesshaft wurden. Das Forschungsteam, unter der Leitung von Dr. Huang Huang vom Laoshan Laboratory in Qingdao und mit Mitwirkung von Dr. Marcus Gutjahr, einem Geochemiker am GEOMAR, untersuchte die räumliche Ausdehnung des Antarktischen Bodenwassers im Südozean über einen Zeitraum von 32.000 Jahren. Huang erklärt, dass die Forscher herausfinden wollten, wie sich die Rolle des AABW während der Deglaziation verändert hat und wie es den globalen Kohlenstoffkreislauf beeinflusste.
Um diese komplexen Zusammenhänge zu verstehen, analysierten die Wissenschaftler neun Sedimentkerne aus dem atlantischen und indischen Sektor des Südozeans. Diese Kerne wurden aus Tiefen zwischen 2.200 und 5.000 Metern entnommen und stammen von weit auseinanderliegenden Standorten. Durch die Untersuchung der isotopischen Zusammensetzung des Spurenmetalls Neodym, das sich in den Sedimenten abgelagert hat, gelang es den Forschern, die Ausdehnung des Antarktischen Bodenwassers über mehrere Jahrtausende hinweg nachzuvollziehen. Gutjahr erläutert, dass Neodym und sein isotopischer Fingerabdruck ausgezeichnete Indikatoren für die Herkunft von Tiefenwasser sind. Frühere Studien hatten gezeigt, dass die Neodym-Signatur im Südatlantik erst vor etwa 12.000 Jahren die heutigen Werte erreichte, was auf tiefgreifende Veränderungen im Ozean hindeutet.
Während der letzten Eiszeit war das kalte Tiefenwasser rund um die Antarktis stark zurückgedrängt, und große Teile des Südpazifiks waren von kohlenstoffreichen Wassermassen bedeckt, die sich nur langsam bewegten. Diese Kohlenstoffspeicherung trug dazu bei, die CO2-Konzentration in der Atmosphäre niedrig zu halten. In der Übergangsphase zur Warmzeit, die etwa 18.000 bis 10.000 Jahre vor heute stattfand, erlebte das Antarktische Bodenwasser zwei Phasen der Ausdehnung, die mit Erwärmungsereignissen in der Antarktis korrelierten. Diese Ausdehnung führte zu einer verstärkten Durchmischung des Südpolarmeers, wodurch gespeichertes Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre freigesetzt wurde.
Laut Gutjahr spielen mehrere Faktoren eine Rolle bei der Ausdehnung des AABW. Die Erwärmung der Antarktis führte zu einem Rückgang der Meereisbedeckung und zu einem vermehrten Zufluss von Schmelzwasser in den Südozean. Dadurch entstand weniger dichte, weniger salzhaltige Wasser, das sich besser ausbreiten konnte. Diese Veränderungen führten zu einer Instabilität der Wasserschichtung und erleichterten den Austausch zwischen Tiefen- und Oberflächenwasser. Die neuen Erkenntnisse legen nahe, dass die Einflüsse aus dem Nordatlantik auf die Tiefenwasserzirkulation im Südatlantik weniger bedeutend waren als zuvor angenommen. Stattdessen war die Verdrängung der glazialen, kohlenstoffreichen Wassermassen durch neu gebildetes Antarktisches Bodenwasser entscheidend für den Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts am Ende der letzten Eiszeit.
In Anbetracht des gegenwärtigen Klimawandels und der rapide steigenden Wassertemperaturen in der Antarktis ist das Verständnis der Reaktionen des Ozeans auf Erwärmung von großer Bedeutung. Gutjahr betont, dass die Analyse vergangener Klim
