DML-Niederschlag und Interpretation von EPICA-Eisbohrkernen

Ein grundlegendes Verständnis des Klimas der Vergangenheit ist notwendig, um mögliche gegenwärtige oder zukünftige Klimaänderungen beurteilen zu können. In den Eischilden Grönlands und der Antarktis gebohrte Eiskerne liefern uns wertvolle Informationen über vergangene Klimate. Besonders von zwei im Rahmen von EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica) am Dome C und in Dronning Maud Land (DML) gezogenen Kernen erwarten wir uns neue Erkenntnisse. Für eine korrekte Interpretation der Eiskerndaten ist jedoch das Verständnis der meteorologischen Prozesse, die für den Niederschlag in den Kernen verantwortlich sind, unerlässlich. Der DML-Kern ist von speziellem Interesse, weil er von allen Tiefbohrungen aus dem Landesinneren am nächsten an der Küste liegt und am stärksten von synoptischen Prozessen im Polarmeer beeinflusst wird, dies auch wegen der Nähe zur Antarktischen Halbinsel, die ein Hindernis für die vorherrschenden Westwinde darstellt und oft Tiefdruckentwicklungen auf der Leeseite verursacht. Während der EPICA-Vorerkundungsexpeditionen wurde eine beträchtliche Anzahl von flachen Firnkernen von deutschen (45 Kerne), skandinavischen (14 Kerne) und britischen (6 Kerne) Wissenschaftlern erbohrt. Diese Kerne überdecken einen Zeitraum von 50 - 2000 Jahren und die meisten von ihnen sind bereits analysiert, gruppiert nach Nationalität, Expeditionsjahr etc. Jedoch ist niemals eine zusammenhängende Untersuchung dieses einmaligen Datensatzes von allen verfügbaren DML-Kernen durchgeführt worden. Das vorgeschlagene Projekt beginnt mit einer Untersuchung des Niederschlagsregimes von DML, wozu das numerisches Wettervorhersagemodell AMPS (Antarctic Mesoscale Prediction System), das vom National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, seit September 2000 betrieben wird. AMPS ist ein speziell für Polargebiete angepasstes, mesoskaliges Modell, das mit Hilfe des aktiven Feedbacks der Meteorologen an der McMurdo-Station in der Antarktis, die es für flugmeteorologische Prognosen verwenden, immer weiter verbessert wurde. Es ist das einzige hochaufgelöste zirkumpolare Modell und ist am Nordrand an das Globalen NCEP (National Centers for Environmental Prediction)-Modell angekoppelt. Mit Hilfe dieses Modells wird das Niederschlagsregime von DML mit Schwerpunkt auf folgende Fragestellungen untersucht werden: Welche Wetterlagen bringen den meisten/wenigsten Niederschlag in welche Gebiete? Wie beeinflusst die Meereisausdehnung die räumliche und zeitliche Verteilung des Niederschlags? Gibt es konstante orographische Abschattungseffekte? Daten von automatischen Wetterstationen (AWS), Akkumulationsdaten von Traversen und von Firnkernen werden verwendet, um die Modellniederschläge zu verifizieren. Dies wird die erste detallierte Niederschlagskarte von DML ergeben. Als nächster Schritt werden die stabilen Isotopendaten von den flachen Firnkernen mit zwei verschiedenen Methoden untersucht: Da sowohl Akkumulation als auch stabile Isotope (die mit der Temperatur korreliert sind) eine hohe räumliche Variabilität aufweisen, ist zunächst eine Synthese aller verfügbaren Kerndaten mit Hilfe von statistische Methoden geplant, um möglichst exakte Klimainformationen zu erhalten. Trotz der erwähnten Unsicherheiten gibt es systematische Unterschiede zwischen den Kernen, die identifiziert und erklärt werden können. Dazu werden die einzelnen Kerne unabhängig voneinander untersucht, wobei besonders auf mögliche Verfälschungen des Isotopensignals durch Änderungen in der Niederschlagsverteilung, die von der Meereisausdehnung (Daten vom National Snow and Ice Data Center (NSIDC), Boulder, CO), von Zyklonenhäufigkeiten und -bahnen abhängen. Letztere können aus ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)-Re-Analysedaten abgeleitet werden. Vor allem die Kerne aus den Küstenregionen sind von großem Interesse, da sie relativ hohe Akkumulationsraten aufweisen, was es vereinfacht, sie mit anderen Parametern (speziell Meereis) zu korrelieren. Diese beiden Projektteile sind eng miteinander verflochten und werden daher parallel durchgeführt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung wird Fehlermöglichkeiten in der klimatischen Interpretation des tiefen EPICA-DML-Kerns reduzieren und realistische Annahmen für GCM (General Atmospheric Circulation Model)- Untersuchungen in Kombination mit Daten von diesem Kern zur Verfügung stellen.