Kartierung der Eisschilde, Eiskernbohrungen und

Klimarekonstruktion

Was hat das mit Alfred Wegener zu tun?

Wandgestaltung Farbkünstler Erich Wiesner

Frank.Wilhelms@awi.de

Grafik auf Wikipedia – alle Achtung!

aus Köppen, W., Wegener, A.: Die Klimate der geologischen Vorzeit. 256 S.- Berlin: Borntraeger, 1924!

Milankovi! Theorie

familiäre Beziehungen

http://www.bildindex.de!

geb. Köppen

beruft als Vorstand Abt. III (Wettertele- graphie & Sturm- warnungswesen)

Klimarekonstruktion

Wladimir Köppen, Meteorologe * 25.9.1846 Sankt Petersburg, † 22.6.1940 Graz. Seewarte Hamburg

Klimate der Erde nach Köppen/Geiger

Milutin Milankovi! Geophysiker, Mathematiker * 28. Mai 1879 in Dalj † 12. Dezember 1958 in Belgrad

www.unilib.bg.ac.rs Frage: Theorie für 130 000 bis 600 000 Jahre vor heute ?

Klimakarten: ab 1884, hier 1918

Georg von Neumayer Geophysiker, Hydrograph * 21. Juni 1826 Kirchheimbolanden † 24. Mai 1909 Neustadt a. d. W. Gründungsdirektor Deutsche Seewarte Hamburg Vorsitz Internationale Polarkommission

Milankovi! Theorie

http://www.imcce.fr/Equipes/ASD/insola/earth/online/index.php Laskar et al., 2004

C!o!m!p!u!t!e!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!q!u!a!n!t!i!t!i!e!s!d!e!r!i!v!e!d!f!r!o!m!t!h!e!o!r!b!i!t!a!l!a!n!d!p!r!e!c!e!s!s!i!o!n!a!l!q!u!a!n!t!i!t!i!e!s!s!t!a!r!t!i!n!g!t!i!m!e! -!1!.!1! M!y!r! (!-!1!0!0!M!y!r!t!o!+!2!0!M!y!r!s!i!n!c!e!J!2!0!0!0!.!0!)! [!h!e!l!p!]!e!n!d!i!n!g!t!i!m!e! 0!.!1! M!y!r! (!-!1!0!0!M!y!r!t!o!+!2!0!M!y!r!s!i!n!c!e!J!2!0!0!0!.!0!)! [!h!e!l!p!]!s!a!m!p!l!i!n!g!s!t!e!p! 1!0!0! Y!e!a!r!s! [!h!e!l!p!]!s!o!l!a!r!c!o!n!s!t!a!n!t! 1!3!6!8! W!/!m!2!

O!r!b!i!t!a!l!s!o!l!u!t!i!o!n!L!a!2!0!0!4!e!c!c!e!n!t!r!i!c!i!t!y!c!l!i!m!a!t!i!c!p!r!e!c!e!s!s!i!o!n!o!b!l!i!q!u!i!t!y!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!m!e!a!n!d!a!i!l!y!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!/!t!r!u!e!l!o!n!g!i!t!u!d!e! [!h!e!l!p!]!m!e!a!n!d!a!i!l!y!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!/!m!e!a!n!l!o!n!g!i!t!u!d!e! [!h!e!l!p!]!m!e!a!n!m!o!n!t!h!l!y!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n! [!h!e!l!p!]!m!e!a!n!a!n!n!u!a!l!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n! [!h!e!l!p!]!

l!a!t!i!t!u!d!e!o!n!t!h!e!E!a!r!t!h! 6!5! d!e!g!r!e!e!s!(!-!9!0!t!o!+!9!0!)!t!r!u!e!/!m!e!a!n!l!o!n!g!i!t!u!d!e! 9!0! d!e!g!r!e!e!s!(!0!t!o!3!6!0!)! [!h!e!l!p!]!

C!o!m!p!u!t!e!T!h!e!r!e!s!u!l!t!w!i!n!d!o!w!c!o!n!t!a!i!n!s!t!w!o!o!r!m!o!r!e!c!o!l!u!m!n!s!:!

t!i!m!e!(!e!x!p!r!e!s!s!e!d!i!n!1!0!3!J!u!l!i!a!n!y!e!a!r!s!s!i!n!c!e!J!2!0!0!0!.!0!,!t!h!e!j!u!l!i!a!n!y!e!a!r!i!s!e!q!u!a!l!t!o!3!6!5!.!2!5!d!a!y!s![!h!e!l!p!]!)!e!c!c!e!n!t!r!i!c!i!t!y!(!i!f!c!h!e!c!k!e!d!)!c!l!i!m!a!t!i!c!p!r!e!c!e!s!s!i!o!n!(!i!f!c!h!e!c!k!e!d!)!o!b!l!i!q!u!i!t!y!(!i!f!c!h!e!c!k!e!d!,!e!x!p!r!e!s!s!e!d!i!n!r!a!d!i!a!n!s!)!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!q!u!a!n!t!i!t!i!e!s!(!i!f!c!h!e!c!k!e!d!,!e!x!p!r!e!s!s!e!d!i!n!W!/!m!2!)!

I!f!y!o!u!w!a!n!t!t!o!s!a!v!e!t!h!e!c!o!n!t!e!n!t!s!o!f!t!h!e!r!e!s!u!l!t!w!i!n!d!o!w!,!y!o!u!h!a!v!e!t!o!u!s!e!t!h!e!S!a!v!e!a!s!m!e!n!u!i!t!e!m!.!R!e!f!e!r!e!n!c!e!A!&!A!4!2!8!,!2!6!1!-!2!8!5!(!2!0!0!4!)!,!D!O!I!:!1!0!.!1!0!5!1!/!0!0!0!4!-!6!3!6!1!:!2!0!0!4!1!3!3!5!L!a!s!k!a!r!,!J!.!,!R!o!b!u!t!e!l!,!P!.!,!J!o!u!t!e!l!,!F!.!,!G!a!s!t!i!n!e!a!u!,!M!.!,!C!o!r!r!e!i!a!,!A!.!C!.!M!.!,!L!e!v!r!a!r!d!,!B!.!:!2!0!0!4!,!A!l!o!n!g!t!e!r!m!n!u!m!e!r!i!c!a!l!s!o!l!u!t!i!o!n!f!o!r!t!h!e!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!q!u!a!n!t!i!t!i!e!s!o!f!t!h!e!E!a!r!t!h!.!A!s!t!r!o!n!o!m!i!c!a!l!S!o!l!u!t!i!o!n!s!f!o!r!E!a!r!t!h!P!a!l!e!o!c!l!i!m!a!t!e!s!C!o!n!t!a!c!t!F!o!r!a!l!l!c!o!m!m!e!n!t!s!c!o!n!c!e!r!n!i!n!g!t!h!e!s!e!p!a!g!e!s!,!p!l!e!a!s!e!c!o!n!t!a!c!t!t!h!e!a!u!t!h!o!r!s!:!l!a!s!k!a!r!@!i!m!c!c!e!.!f!r!.!L!a!s!t!r!e!v!i!s!i!o!n!:!2!6!N!o!v!e!m!b!e!r!2!0!1!0!-!M!.!G!a!s!t!i!n!e!a!u!

C!o!m!p!u!t!a!t!i!o!n!o!f!v!a!r!i!o!u!s!i!n!s!o!l!a!t!i!o!n!q!u!a!n!t!i!t!i!e!s!f!o!r!E!a!r!t!h! h!t!t!p!:!/!/!w!w!w!.!i!m!c!c!e!.!f!r!/!E!q!u!i!p!e!s!/!A!S!D!/!i!n!s!o!l!a!/!e!a!r!t!h!/!o!n!l!i!n!e!/!i!n!d!e!x!.!p!h!p!

1!v!o!n!1! 0!3!.!0!1!.!1!2!1!7!:!0!7!

Zeitspanne, Auflösung & Solarkonstante

Erdbahnparameter / Strahlungsleistung

Mittelung geografischer Ort & Saisonalität

http://www.pegasus-design.de/pix/gestirne/sonnensystem.gif!Grafik: Wikipedia!

0,0 0,05

0,5

Exzentrizität

0.05!0.04!0.03!0.02!0.01!E

xzen

trizi

tät!

-1000000! -800000! -600000! -400000! -200000! 0!Kalenderjahre! Laskar et al., 2004!

Erdachsenneigung

Grafik: Wikipedia!

24.5°!24.0°!23.5°!23.0°!22.5°!22.0°!

Erd

achs

enne

igun

g!

-1000000! -800000! -600000! -400000! -200000! 0!Kalenderjahre! Laskar et al., 2004!

Präzession

Grafik: Wikipedia!

-3.0°!-2.0°!-1.0°!0.0°!1.0°!2.0°!3.0°!

Prä

zess

ion!

-1000000! -800000! -600000! -400000! -200000! 0!Kalenderjahre! Laskar et al., 2004!

Veränderliche Einstrahlung

65° N 65° N 560!

520!

480!

440!

Ein

stra

hlun

gsle

istu

ng

am 2

1. J

uni b

ei

65°

Nor

d / W

m-2!

-1000000! -800000! -600000! -400000! -200000! 0!Kalenderjahre! Laskar et al., 2004!

Orbitaler Antrieb & Orbitale Anpassung D

atie

rung

Einstrahlung

Proxyparameter im Klimaarchiv (z. B. globales Eisvolumen) ko

rrel

iert

mit unabhängiger Datierung

zu erst bei marinen Sedimenten

Milankovi!, 1941 Berger, 1976 Hays et al., 1976 Imbrie & Imbrie, 1979 Bassinot et al. 1994 Grafik: R. Tiedemann

1600000 1200000 800000 400000 0 Alter / Jahre vor 1950

5.0!

4.5!

4.0!

3.5!

3.0! benthischer !! 18 O / ‰

Proxy für E

isvolumen

Befunde aus Sedimentkernen 40 000 Jahre Welt 100 000 Jahre Welt

Lisiecki & Raymo (2005)

marine Sedimente

Polare Eisschilde

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

EP

ICA

Dom

e C

Pro

xyte

mpe

ratu

r / °

C

bezo

gen

auf h

eute

1600000 1200000 800000 400000 0 Alter / Jahre vor 1950

5.0!

4.5!

4.0!

3.5!

3.0! benthischer !! 18 O / ‰

Proxy für E

isvolumen

Ältester Temperaturproxy aus Eiskernen 40 000 Jahre Welt 100 000 Jahre Welt

Lisiecki & Raymo (2005)

marine Sedimente

Dome C Eiskern

http://www.pages-igbp.org/ipics/

Jouzel et al. (2007) !

1 mm!

150 m!

300 m!

Im Eis eingeschlossene Luftblasen

Orbitale Abstimmung von Eiskernen basierend auf O2/N2–Verhältnis in Gasblasen mit lokaler Einstrahlung im Dezember

Orbitale Anpassung von Eiskernen

Kawamura, 2009; Kawamura et al., 2007; Suwa & Bender, 2008

Vostok Dome F

800 ka Zustand der Atmosphäre

Schilt et al., QSR, 2010

Firnbeprobung: 1931 wie 1999

Foto: Hans Oerter

Foto: Hans Oerter Sorge, 1935

Firnschrumpfschreiber

Dichteprofile – Sorges Gesetz

Sorge, 1935

Bader weist 1954 in Journal of Glaciology auf Sorges Arbeiten hin und benennt Sorges Gesetz:

Wenn die Bedingungen des Schneezutrags zeitlich konstant bleiben, folgt dass die Dichte in einer bestimmten Tiefe ebenfalls konstant bleibt, da der Schnee in der jeweiligen Tiefe dann immer das gleiche Alter hat

Foto: Theo Jenk http://www.neem.ku.dk

Foto: Olivia Maselli http://www.neem.ku.dk

Neue Probenahmetechnik ca. 15 m

> 200 m

> 3000 m

Verdichtung & Lufteinschluss

10 m

40 m

70 m

100 m

1 cm

Röntgen-Computer-tomographie

Freitag, Wilhelms, Kipfstuhl, 2004

Verdichtung von Schnee zu Eis

Gerland et al, 1999

Röntgenquelle Detektor

100

cm

Neuer CT zur Erfassung ganzer Kerne

Johannes Freitag bis zu 10 "m Auflösung am vollen Kern

Firnstruktur & Gastransport

Sorge, 1935

Assonov et al., 2005

40 c

m

buried dune

buried dune

CT-image of a firn core segment at 30 m depth from Kohnen station.

Ziel: Entwicklung physikalischer Modelle für Verdichtung und Gastransport

Johannes Freitag

Eisdickenmessungen

Seismik als neue Methode

Meinardus, Wilhelm, Geograph, Meteorologe, * 14.7.1867 Oldenburg, † 28.8.1952 Göttingen.

Emil Wiechert Physiker, Seismologe * 26. Dezember 1861 Tilsit, Ostpreußen † 19. März 1928 Göttingen

Wladimir Köppen

beriet bei Doktorarbeit

Ludger Mintrop Geophysiker, Seismik * 18. Juli 1880 in Werden an der Ruhr (heute Essen) † 1. Januar 1956 in Essen

Doktorvater

Bernhard Brockamp Geophysiker, Polarforscher * 18. Oktober 1902 Osnabrück † 20. Dezember 1968 ebenda

Doktorvater

Meinardus trägt Wegener Ostern 1928 Leitung einer kleinen Unternehmung einer Sommerreise nach Grönland zur Eisdickenmessung an

Gelegenheit nach Grönland zu kommen

Seismische Erkundungen

http://wwwuser.gwdg.de/~msieber/erdbebenwarte http://www.depatis.de

Verfahren zur Ermittlung des Aufbaus von Gebirgs- schichten

7. Dezember 1919

Eisdickenmessung – Prinzip

Seismische Anregung

Seismische Aufnahme

Seismische Aufnahme

Seismographen

sonstige Atmosphären- & Geophysik

Programm im Umfeld einer Tiefbohrung

Foto: Hannes Grobe

Weitere seismische Erkundung

Expedition Glaciologique International au Groenlande (EGIG) Dr. Oskar Reinwarth EGIG I April 1959 – September 1960

Paul-Émile Victor Polarforscher, Ethnologe, Schriftsteller * 28. Juni 1907 in Genf † 7. März 1995 in Bora Bora Bild: www.polarforschung.de

Steinhage et.al., Journal of Applied Geophysics 47 (3-4), pp. 183-189, 2001

POLAR 2 (D-CAWI)

Kartierung der Eisschilde mit Radar

Bamber et al., JGR, 2001

Kartierung im internationalen Verbund

mehr als 40 000 Profil- kilometer werden zur nächsten Version beigetragen

Daniel Steinhage

Verbindung von Tiefbohrlokationen

Daniel Steinhage

Transport der Zeitskala

Daniel Steinhage

Polar 5 eröffnet Möglichkeiten

Daniel Steinhage

Neueste Radargeneration von CreSIS

RES data: CreSIS, Gogineni

NEEM!

Dahl-Jensen, pers. comm.

Zusammenfassung & Ausblick

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Foto: Hannes Grobe