Üblicherweise müssen Glaziologin Fischer vom Institut für Interdisziplinäre Gebirgsforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Innsbruck und ihre Kollegen im Winter ein paar Meter Schnee abgraben, um zum blanken Gletschereis zu kommen, damit Bohrungen durchgeführt werden können. „Am Jamtalferner haben wir normalerweise 3,20 Meter Schnee, derzeit sind es nur 1,20 Meter. Auf der Sonklarspitze liegen aktuell 20 Zentimeter Schnee, üblicherweise ist es über ein Meter“, so Fischer, die auch auf aktuelle Luftaufnahmen verweist, wo sich selbst im Winter teilweise das blanke Eis der Gletscher zeigt. „Das habe ich bisher in den extremsten Jahren noch nie so gesehen.“
Auf der Suche nach sehr altem Eis
In den vergangenen Jahren hat die Wissenschaft „(c)old ice“, also „(k)altes Eis“, als ideales Klimaarchiv entdeckt. Üblicherweise hat das Eis eines Gletschers, dort wo er am Felsbett aufliegt, null Grad Celsius. „Das heißt, dass hier Flüssigwasser vorhanden ist, das schmiert und dafür sorgt, dass der Gletscher am Untergrund talwärts rutscht und dort nach und nach abschmilzt“, so Fischer. Unter speziellen Bedingungen, etwa in Gipfelregionen und bei besonderen Geländeformen, kann das Eis aber minus drei Grad Celsius haben und auch der Boden darunter gefroren sein. „Dann ist das ein Eisdeckel, der sich praktisch nicht bewegt, und das sind jene Stellen, wo das Eis auch sehr alt werden kann“, so die Glaziologin.
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Altes Eis lässt Rückschlüsse auf Klima zu
Auf der 3.498 Meter hohen Weißseespitze an der Grenze zwischen Tirol und Südtirol haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler solch kaltes Eis gefunden. Bei Bohrungen zeigte sich, dass das Gletschereis dort rund zehn Meter dick und die unterste Schicht etwa 6.000 Jahre alt ist. Die Eisschichten und darin enthaltene Einschlüsse – verschiedene Atom-Sorten, Rußpartikel, organisches Material etc. – verraten den Wissenschafterinnen und Wissenschaftern viel über frühere klimatische Bedingungen.
Rasantes Abschmelzen der Alpengletscher
So konnten sie erst kürzlich im Fachjournal „Scientific Reports“ zeigen, dass das aktuell rasante Abschmelzen der Alpengletscher ein historisch außergewöhnliches Ereignis ist und sie derzeit mehr Masse verlieren als im Schnitt der vergangenen 6.000 Jahre. Am Gletscher der Weißseespitze sind zwischen 1893 und 2018 in Summe rund 40 Meter Eis abgeschmolzen, aktuell sind es im Schnitt 0,6 Meter pro Jahr. Die Forschenden rechnen damit, dass in etwa zehn Jahren die Eiskappe komplett verschwunden sein wird – wobei in diese Berechnungen noch gar nicht der heurige niederschlagsarme Winter eingeflossen ist.
Bohrungen an mehreren Orten
„Die Tatsache, dass das Eis 6.000 Jahre überdauert hat und jetzt gefährdet ist, zeigt uns, dass wir beim Klima im Alpenraum in ein neues Regime eingetreten sind“, sagte Fischer. Für die Forscher bedeutet das, keine Zeit zu verlieren, um dieses Klimaarchiv noch zu retten. „Wir haben 2017 mit diesen Projekten begonnen und die vergangenen Jahre damit verbracht, zu verstehen, wie diese kalten Gipfeleisfelder funktionieren, und haben potenzielle Bohrstellen erkundet.“
Dann haben die Forschenden begonnen, Eisbohrkerne zu bergen – zunächst auf der Weißseespitze. Seit dieser Saison wird auch auf der Sonklarspitze (3.463 Meter) in den Stubaier Alpen und am Großvenedigergipfel (3.666 Meter) in den Hohen Tauern gebohrt. „Wir versuchen jeden Tag zu nutzen, um Eisproben und damit die Archive zu retten, bevor es zu spät ist“, sagte Fischer.
Schwierige Bohrung mit Spezialgerät
Von etwa 8.00 bis 16.00 Uhr arbeiten die Teams von vier bis fünf Personen dann auch bei minus 15 Grad oder weniger am Gletscher. Zunächst wird der Schnee weggeschaufelt und ein Zelt aufgebaut, in dem die Bohrkerne später katalogisiert werden. Dann wird ein von Batterien betriebener Spezialbohrer angesetzt, mit dem sich Bohrkerne aus dem Eis herausholen lassen. Dabei muss man aufpassen, dass nicht etwa durch zu viel Sonneneinstrahlung Wasser schmilzt: „Sobald ein Hauch von Flüssigwasser vorhanden ist, klebt der Bohrer fest und man muss schauen, ob man ihn überhaupt noch rausbekommt.“
Die Bohrkerne werden in relativ kurzen Stücken von weniger als einem Meter geborgen. Und selbst das gelingt nicht immer: „Das Eis steht seit Jahrtausenden unter Druck. Wenn der wegfällt, kann es sein, dass es zerbröselt. Das Bohren geht unterschiedlich gut: Es kann sein, dass wir an einem Tag wirklich gute Kerne herausbekommen und am nächsten Tag nur Chips.“
Spezialisten aus ganz Europa arbeiten zusammen
Nachdem die Bohrkerne geborgen und per Hubschrauber ins Tal und dort zunächst in den Kühlraum gebracht wurden, beginnt die Analysearbeit durch Spezialistinnen und Spezialisten in ganz Europa. Das betrifft einmal die Datierung: Das erfolgt bei älterem Eis anhand organischer Einschlüsse, die per Radiokarbonmethode (C14-Methode) datiert werden. Bei den oberen, also jüngeren Eisschichten funktioniere das aber nicht, hier komme ein an der Uni Heidelberg entwickeltes quantenphysikalisches Verfahren zum Einsatz, das mit sehr seltenen Argon-Isotopen in der Luft arbeitet. „Die Kollegen zählen aus fünf bis zehn Kilo Eis nur ein paar Dutzend Argon-39-Atome und können damit das Alter der jüngeren Eisschichten ganz gut bestimmen.“
Wichtige Daten
Fischer schätzt, dass die oberste Eisschicht auf der Weißseespitze etwa aus den Jahren um 1850 stammt, jüngeres Eis ist bereits komplett abgeschmolzen. Damit gibt es nur noch ein paar Zentimeter Eis, in denen parallel zu den seit 1770 existierenden instrumentellen Klimaaufzeichnungen das Klima archiviert wurde. „Es ist sehr wichtig, dass wir diese parallele Phase noch erfassen, weil wenn die abgeschmolzen ist, können wir keine Modelle mehr entwickeln“, so die Glaziologin.
Viele Rückschlüsse möglich
Es geht bei der Analyse aber nicht nur um das Alter, sondern vor allem auch um Hinweise auf das damalige Klima, die in den Einschlüssen stecken. So werden etwa die im Eis archivierten Pollen angeschaut. Weil Eis „eine geniale Matrix ist, die chemisch nichts verändert, erwarten wir davon ein sehr gutes Signal über die damalige Vegetation“, so Fischer. Anhand der chemischen und physikalischen Strukturen des Eises könne man etwa erkennen, wann in der Region Brandrodungen durchgeführt wurden oder Bergwerksaktivitäten stattfanden. Und aufgrund der Fortschritte in der Analytik hoffen die Forscher auch, anhand von DNA-Spuren etwas über die Präsenz von Menschen oder Tieren sagen zu können. Fischer: „Das funktioniert aber alles nur, solange wir das Eis noch haben, sonst ist es futsch.“