„Eiskerne sind das Klimaarchiv unseres Planeten“

Frank Wilhelms, Glaziologe und Spezialist für Eiskernbohrungen

Interview mit dem Glaziologen Frank Wilhelms

Frank Wilhelms ist eigentlich Physiker und arbeitet heute als Spezialist für Eiskernbohrungen am Alfred-Wegener-Institut – Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. Sein Forschungsgebiet führt ihn immer wieder in besonders schwer zugängliche Weltgegenden, da Eiskernbohrungen oft da durchgeführt werden, wo das Eis besonders dick ist – also im Innern der Antarktis oder Grönlands.

Herr Wilhelms, kaum jemand weiß, was Glaziologie ist – womit beschäftigen Sie sich?
Glaziologie ist die Lehre vom Eis. Das reicht von reiner Forschung im Labor, etwa der Untersuchung von Eiskristallen und ihrer Struktur, bis hin zur Erkundung großer Gletscher und Eiskappen. Und ein wichtiger Bereich ist eben auch die Analyse von Eisschichten als Klimaarchiv.

Ist die Glaziologie erst im Zusammenhang mit der Forschung zum Klimawandel entstanden oder gibt es diesen Forschungsbereich schon länger?

Themen wie Gletscherforschung gibt es schon wesentlich länger – das waren früher dann eher Geologen, die sich mit den Formen und Veränderungen von Gletschern beschäftigt haben. Die Internationale Gesellschaft für Glaziologie wurde 1936 gegründet – das war sicher ein Meilenstein zur Etablierung der Glaziologie im heutigen Sinne.

Wie sind Sie selbst zu diesem Fachgebiet gekommen?
Ich habe Physik studiert und habe mal im Fernsehen etwas über Eiskerne gesehen und gedacht: Das könnte dich interessieren. Dann habe ich mir ein Institut gesucht, wo man in dem Bereich forschen kann. Das lief tatsächlich so einfach, wie es klingt.

Das Alfred-Wegener-Institut ist ja bekannt für seine zahlreichen Expeditionen – da werden Sie vermutlich nicht nur im Labor arbeiten.
Ich habe insgesamt etwa drei Jahre meines Lebens auf Expeditionen in Grönland und der Antarktis verbracht. Es gab eine Zeit, in der ich jedes Jahr unterwegs war – zum Teil sowohl im Norden wie auch im Süden. Aber jetzt – ich habe eine Familie mit kleinen Kindern – mache ich das nicht mehr so häufig. Es wird aber vielleicht irgendwann wieder mehr.

„Man ist heute durch Kommunikationsmittel besser abgesichert.“



Im Film ZWISCHEN HIMMEL UND EIS arbeiten die Forscher zum Teil unter sehr schwierigen Bedingungen – das ist ja auch nicht ohne Risiko. Heutige Forschungsreisen muss man sich vermutlich etwas anders vorstellen, oder?

Meine erste Expedition fand auch unter sehr einfachen Bedingungen statt. Wir sind mit kleinen Pistenbullys und Schlitten durch Grönland gefahren und haben an verschiedenen Stellen Eiskerne gebohrt, die dann mit physikalischen Methoden analysiert wurden. Es gab keine feste Unterkunft – wir haben in Zelten geschlafen. Man kann auch heute noch in diesem sehr einfachen Stil forschen, es ist aber durch Kommunikationsmittel besser abgesichert. Im Notfall kann man über Kurzwellenfunk oder Satelliten-Telefon Hilfe per Flugzeug organisieren. Das ist zwar teuer und aufwendig, aber es geht.

Wenn man auf diese ganz einfache Art unterwegs ist, kostet es wahnsinnig viel Zeit, sich einfach nur am Leben zu erhalten. Dann ist man mehrere Stunden am Tag nur mit Kochen und Packen und Schneeschmelzen für die Wasserversorgung beschäftigt. Bei größeren Expeditionen ist mehr logistische Unterstützung dabei – zum Beispiel auch ein Koch, der zentral die Versorgung übernimmt. Das ist vor allem dadurch motiviert, dass man auf diese Weise viel effizienter arbeiten kann. Die NeumayerStation des Alfred-Wegener-Institutes bietet einem Forscher natürlich eine traumhafte Arbeitssituation mit vielen Möglichkeiten.

Was sind Ihre augenblicklichen Themen?
Zurzeit bin ich mit einem Projekt in Grönland beschäftigt, bei dem es um einen Kern geht, der zum ersten Mal in einen Eisstrom hineingebohrt wird – das geht sehr tief runter. Bisher kreisten die Fragestellungen bei solchen Projekten vor allem um die Rekonstruktion des Klimas. Jetzt geht es tatsächlich um die Frage, wie schnell das Eis vom Inland nach außen ins Meer fließt. Das ist ja ein entscheidender Punkt für den Anstieg des Meeresspiegels.

Wie zuverlässig ist eigentlich die Altersbestimmung bei sehr tiefen Bohrungen?
Schließlich ist das Eis doch immer in Bewegung. Die Datierung ist sicher ein Problem. Es gibt aber verschiedene Anhaltspunkte für die Altersbestimmung. Man kann die Kerne verschiedener Bohrungen miteinander in Beziehung setzen und versucht über Verknüpfungspunkte, die Systeme zu synchronisieren. Es geht dabei nicht unbedingt darum, das Alter absolut zu bestimmen, sondern darum, das System insgesamt zu verstehen. Dabei werden auch Modellierungen über den Eisfluss eingerechnet.



„Im Hinblick auf den CO2-Ausstoß existiert eine falsche Beweislast“




Der Film ZWISCHEN HIMMEL UND EIS thematisiert ja fast ausschließlich die Arbeit mit Eisbohrkernen. Ist diese Methode noch immer von so zentraler Bedeutung?
Die Eiskerne sind das einzige direkte Archiv der Atmosphäre. Im Eis ist zum einen der Niederschlag vergangener Zeiten aufgehoben, es ist aber auch die Luft eingeschlossen. Das gibt es in keinem anderen Archiv in dieser Kombination. Es gibt zwar auch andere Methoden, den CO2-Gehalt zu rekonstruieren, aber die sind wesentlich fehleranfälliger.

Ihr Forschungsgebiet ist durch die Diskussion um den Klimawandel mitten in politische und öffentliche Auseinandersetzungen geraten. Wie gehen Sie mit dieser Situation um?
Ich bin in erster Linie Naturwissenschaftler, aber ich habe auch eine politische Meinung. Als Bürger denke ich, dass im Hinblick auf den CO2-Ausstoß eine falsche Beweislast existiert. Überall gilt das Prinzip: Wer etwas in die Luft emittiert, muss beweisen, dass er damit keinen Schaden anrichtet. Nur beim CO2 sieht es anders aus. Wenn jemand sagt, dass ein höherer CO2-Ausstoß auf Dauer schwerwiegende Folgen haben wird, dann heißt es: Das muss erst einmal bewiesen werden. Das finde ich vom Grundansatz her falsch. Eigentlich müsste jeder, der in größeren Mengen CO2 abgibt, beweisen, dass er damit keinen Schaden anrichtet. Diese Beweise zu führen ist sehr schwierig, wenn man es statistisch absolut sauber durchführen möchte.

Als Wissenschaftler würde ich allerdings nicht politisch agitieren. Ich denke, dass Gutachter neutral bleiben müssen. Wir produzieren das Wissen, mit dem die Gesellschaft dann umgehen muss. Wenn man als Gutachter zugleich mit einer politischen Mission auftritt, wird man unglaubwürdig.

Andererseits gibt es im Bereich der Politik vielleicht zu wenige Menschen, die in der Lage und bereit sind, die wissenschaftlichen Zusammenhänge zu durchschauen.
Das ist die Herausforderung. Nehmen Sie die IPCC-Berichte – ich finde, die leisten in dieser Hinsicht sehr viel. Die IPCC-Forscher sichten die gesamte Forschungsliteratur – das ist ein Riesenaufwand. Dann bewerten sie die Literatur danach, wie verlässlich sie ist. Und sie versuchen, die statistischen Aussagen in eine allgemeine Sprache zu übersetzen. Aus dem gesamten Material werden dann verschiedene Texte produziert, auch kurze Zusammenfassungen, die als Grundlage für politische Entscheidungsträger dienen. Da wird sehr viel Aufwand betrieben, um Wissenschaft verständlich zu machen. Zugleich kann aber auch jeder, der es wissenschaftlich versteht, in die Tiefe gehen und nachlesen, ob sauber gearbeitet wurde.

Vielen Dank für das Gespräch!

Das Eis und der Klimawandel

Ein Aufsatz von 1896 in dem Svante Arrhenius Überlegungen zum Zusammenhang zwischen CO2-Gehalt und Klimaänderungen anstellt.
In einem Aufsatz von 1896 stellt Svante Arrhenius Überlegungen zum Zusammenhang zwischen CO2-Gehalt und Klimaänderungen an – allerdings noch ohne die Verbrennung fossiler Rohstoffe als mögliche Ursache für den Anstieg des CO2-Gehaltes explizit zu benennen.

Bereits Ende des 19. Jahrhunderts untersuchte der schwedische Physiker und Chemiker Svante Arrhenius den Zusammenhang zwischen dem CO2-Gehalt in der Atmosphäre und möglichen Klimaschwankungen. Dass das Verbrennen fossiler Rohstoffe einen Temperaturanstieg zur Folge haben könnte, war ihm bewusst, wurde aber erst später explizit thematisiert.

Bis in die 1960er Jahre wurde dieser Zusammenhang angezweifelt und konnte nicht eindeutig bewiesen werden. Ein Problem bestand darin, kurzfristige Schwankungen von langfristigen Trends zu isolieren. Ein wichtiger Schritt gelang 1958, als der Chemiker Charles David Keeling einen mittleren globalen Anstieg des Treibhausgases CO2 nachweisen konnte. Die entsprechende grafische Darstellung heißt nach ihm Keeling-Kurve.

Aber führt der Anstieg von CO2 auch zwingend zu einem Anstieg der Temperatur? Für diesen Zusammenhang lieferten Eisbohrkerne wichtige Hinweise. Mithilfe einer Isotopenanalyse des Wassers ist es möglich, aus den alten Eisschichten Rückschlüsse auf die Temperatur zu der jeweiligen Zeit zu ziehen (Isotopenthermometer). Da im Eis auch kleine Luftblasen eingeschlossen sind, kann zusätzlich die Zusammensetzung der Atmosphäre analysiert werden. Das Ergebnis sind drei Kurven, die weitgehend parallel laufen: Steigt der Gehalt von CO2 und CH4 (Methan), dann steigt auch die Temperatur.

Wegweisende Ergebnisse lieferte dabei die Analyse des über 3.000 Meter langen Eisbohrkerns aus der russischen AntarktisForschungsstation Vostok, der so genannte Vostok-Eisbohrkern. An der Erstellung der Klimaverläufe der letzten 420.000 Jahre war auch der französische Glaziologe Claude Lorius beteiligt. Mittlerweile reicht das Klimaarchiv doppelt so weit zurück.

Eine Korrelation zwischen CO2-Gehalt und Temperatur zu messen, heißt noch nicht, einen kausalen Zusammenhang herzustellen. Dieser ergibt sich im Kontext des Treibhauseffektes: Die von der Sonne ankommende  kurzwellige Strahlung gelangt durch die Atmosphäre  weitgehend ungehindert bis auf die Erdoberfläche. Die erwärmte Erde strahlt eine langwellige Infrarotstrahlung zurück. Wie viel von dieser Strahlung in der Atmosphäre zurückgehalten wird (und zu deren Erwärmung beiträgt), hängt von der Menge der Treibhausgase ab. Neben Wasserdampf ist CO2 eines der wichtigsten Treibhausgase. Es gibt also einen  natürlichen Treibhauseffekt, der durch den vom Menschen verursachten Anstieg des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre verstärkt wird.

Im 5. Sachstandsbericht des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) schreiben die Experten 2014, es sei „extrem wahrscheinlich“, dass der Mensch der Hauptgrund für die beobachtete globale Erwärmung seit 1950 ist.

Auswertung eines Eisbohrkerns aus dem so genannten Dome C in der Antarktis.
Auswertung eines Eisbohrkerns aus dem so genannten Dome C in der Antarktis: Über einen Zeitraum von 800.000 Jahren werden CO2-Gehalt (oben) und Methan-Gehalt (unten) in der Atmosphäre sowie die Temperaturschwankungen in der Antarktis dargestellt. Unschwer zu erkennen sind die enge Kopplung zwischen den Verläufen dieser drei Größen und der massive Anstieg der beiden Treibhausgase am Ende der Zeitskala. Die Pfeile markieren den Stand der Konzentrationen im Jahr 2009.

 

Aufgaben

 

  • Lesen Sie das Interview mit Frank Wilhelms. Diskutieren Sie, ob und warum Sie sich eine ähnliche berufliche Tätigkeit vorstellen/nicht vorstellen könnten.
  • Geben Sie in eigenen Worten wieder, wie Frank Wilhelms die Rolle eines Naturwissenschaftlers versteht, der in einem politisch brisanten Themenfeld tätig ist.
  • Beschreiben Sie, welche Bedeutung die Glaziologie für die Klimaforschung hat.
  • Schildern Sie, was im Diagramm oben dargestellt wird. Inwiefern sind in den Kurvenverläufen menschliche Einflüsse zu erkennen? Lässt sich aus dem Kurvenverlauf der Klimawandel zwingend ableiten?