Gerade hinter dem nordwestlichen Rand des riesigen grönländischen Eisschildes haben Forscher der Northwestern University Seeschlamm entdeckt, der die letzte Eiszeit trotz aller Widrigkeiten überlebte. Der Schlamm und die darin eingebetteten Überreste von gemeinen Fliegen zeugen von zwei Zwischeneiszeiten im Nordwesten Grönlands. Obwohl Forscher seit langem wissen, dass es in diesen beiden Perioden – dem frühen Holozän und der letzten Zwischeneiszeit – aufgrund von Veränderungen in der Erdumlaufbahn zu einer Erwärmung in der Arktis kam, zeigt die aus diesen Zeiten erhaltene Mischung von Fliegenarten, dass es in Grönland sogar noch wärmer war als bisher angenommen.

Diese Informationen könnten Forschern dabei helfen, die Empfindlichkeit Grönlands gegenüber der Erwärmung besser einzuschätzen, indem sie Modelle des Klimas und des Verhaltens der Eisschilde testen und verbessern. Diese Modelle könnten dann die Vorhersagen darüber verbessern, wie der grönländische Eisschild, der 80 Prozent des arktischen Landes bedeckt und genug Eis enthält, um den globalen Meeresspiegel um einen Meter anzuheben, auf die vom Menschen verursachte globale Erwärmung reagieren könnte.

„Nordwestgrönland mag sich sehr abgelegen anfühlen, aber was mit diesem Eisschild geschieht, wird für jeden in New York City, Miami und jeder Küstenstadt auf der ganzen Welt von Bedeutung sein“, sagte Yarrow Axford, die Hauptautorin der Studie und außerordentliche Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften an der Northwestern University. „Eine der großen Unsicherheiten in der Klimawissenschaft bleibt, wie schnell sich die Erde verändert, wenn sie wärmer wird. Die Geologie gibt uns die Möglichkeit zu sehen, was geschah, als die Erde wärmer war als heute.“

Die Studie, die am 4. Juni in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, enthielt auch Beiträge von Mitarbeitern des Dartmouth College.

Es mag überraschen, wie das heutige kalte Grönland während der letzten beiden Zwischeneiszeiten aussah. Heute liegen die Temperaturen im Nordwesten Grönlands zwischen 30 und 40 Grad Celsius, und im Sommer kommt es zu Schneestürmen. Aber die durchschnittlichen Sommertemperaturen im frühen Holozän (vor 8.000 bis 11.000 Jahren) und im letzten Interglazial (vor 116.000 bis 130.000 Jahren) stiegen bis in die 50er Jahre.

Während des letzten Interglazials stieg der globale Meeresspiegel um 15 bis 30 Fuß an, was größtenteils auf die Ausdünnung der Eisschilde in Grönland und der Antarktis zurückzuführen ist. Jetzt glaubt das Team von Northwestern, dass das Eisschild Nordgrönlands eine stärkere Erwärmung erfuhr als bisher angenommen, was bedeuten könnte, dass Grönland stärker für den Anstieg des Meeresspiegels verantwortlich ist.

Schichten der Zeit

Um diese alten Temperaturen zu messen, untersuchen die Forscher Eis- und Seesedimentkerne. Da sich Eis- und Seesedimente durch eine schrittweise Ablagerung von jährlichen Schnee- oder Schlammschichten bilden, enthalten diese Kerne Archive der Vergangenheit. Durch die Untersuchung dieser Schichten können die Forscher Hinweise auf das Klima vor Äonen finden. Die Suche nach Seesedimenten, die älter als 10.000 Jahre sind, war in Grönland in der Vergangenheit jedoch sehr schwierig.

„Das klassische Verhalten von Gletschern ist das Abrutschen“, so Axford. „

Aber Axfords Team fand ein Gebiet, in dem dies nicht der Fall war.

Das Klima im Nordwesten Grönlands bietet die perfekten Bedingungen, um die Sedimente in einem kleinen See zu konservieren, den Axfords Team wegen seiner Form liebevoll „Wachslippensee“ nennt.

„Während der letzten Eiszeit war die Eisdecke dort gerade dünn genug, und die Atmosphäre war gerade kalt genug, dass die Eisdecke am Boden festfror, anstatt an der Basis zu schmelzen und abzurutschen“, so Jamie McFarlin, Doktorand an der Northwestern-Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften und Leiter der Studie. „Es wuchs auf sich selbst und bewahrte den größten Teil der Geologie darunter.“

„Das Eis ging sanft auf Zehenspitzen über diese Stelle, anstatt sie umzupflügen“, fügte Axford hinzu.

Nachdem sie eine zwei Meter lange Röhre mit Sedimenten aus dem Seebett des Wax Lips Lake entnommen hatte, durchkämmte McFarlin die Schichten, um diejenigen aus dem frühen Holozän und dem letzten Interglazial zu untersuchen. Dabei fiel ihr eine Mischung von Seefliegenarten, so genannten Chironomiden, auf, die auf ein wärmeres Klima während beider Perioden schließen lässt. Besonders überraschend: In der letzten Zwischeneiszeit wimmelte es von einer anderen Insektenart, der sogenannten Phantommücke. Obwohl Phantommücken in nördlichen Klimazonen in geringer Zahl vorkommen, müsste man 1.000 Meilen nach Süden in die kanadische Provinz Labrador reisen, um Phantommücken in vergleichbarer Zahl wie in der letzten Zwischeneiszeit im Nordwesten Grönlands zu finden.

„Soweit wir wissen, wurde sie noch nie in Grönland gefunden. Wir glauben, dass dies das erste Mal ist, dass jemand sie in alten Sedimenten oder modernen Seen dort gefunden hat“, sagte Axford. „

Das größere Bild

Die Entdeckung dieser Insektenmischung bedeutet, dass der durchschnittliche Juli in Nordwestgrönland während der letzten beiden Interglaziale höchstwahrscheinlich über 50 Grad und während des letzten Interglazials möglicherweise bis in die hohen 50er Jahre anstieg. Dies bestätigt umstrittene geologische Aufzeichnungen aus Eisbohrkernen, die in der Nähe entnommen wurden und ebenfalls auf eine erhebliche Erwärmung während dieser Zeiträume hinweisen.

„Andere Aufzeichnungen haben gezeigt, dass das Klima in Nordgrönland während dieser Zeiträume viel wärmer war, als von den Menschen erwartet wurde, und diese Ergebnisse stießen auf berechtigte Skepsis“, so Axford. „Jetzt haben wir eine unabhängige Aufzeichnung, die bestätigt, dass die Erwärmung der Arktis in der Vergangenheit vor allem in Nordgrönland stattfand.“

Diese Daten werden der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, die Klima- und Eisschildmodelle weiter zu verfeinern, die für die Prognose künftiger Veränderungen verwendet werden.

„Dies ist die Art von Grundlagenforschung, die wir brauchen, um wirklich genaue Klimamodelle und -prognosen zu erhalten“, sagte Magdalena Osburn, eine Assistenzprofessorin für Erd- und Planetenwissenschaften an der Northwestern University, die die Studie mitverfasst hat. „Wir stellen fest, dass die Modelle in einigen Fällen keine Temperaturen enthalten, die für diesen Teil der Welt warm genug sind.“

Es gibt einen Vorbehalt. Die bekannten Veränderungen in der Erdumlaufbahn führten zu einer Erwärmung während des frühen Holozäns und des letzten Interglazials. Heute ist die Erwärmung auf den Menschen zurückzuführen und verläuft viel schneller als die Erwärmung während dieser Zwischeneiszeiten. Das bedeutet, dass die Erde möglicherweise nicht in gleicher Weise auf die heutige Erwärmung reagiert.

„Das Klima der Vergangenheit ist unser bestes Analogon für die künftige Erwärmung, und unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich das Land in diesen sehr hohen Breitengraden in der Arktis im kommenden Jahrhundert noch stärker erwärmen könnte als vorhergesagt“, so Axford. „Aber nichts in der Vergangenheit der Erde ist ein perfektes Analogon, weil das, was heute geschieht, völlig beispiellos ist.“

Diese Arbeit wurde von der National Science Foundation (NSF) Office of Polar Programs (awards 1108306 und 1107411), einem NSF Graduate Research Fellowship, der Geological Society of America und dem Institute for Sustainability and Energy an der Northwestern University unterstützt.