Ganzen Kontinent mit einem Datenpunkt erklären? Antarktische Außenseiter-Studien zur Mittelalterliche Wärmeperiode offenbaren große Literaturlücken

Das Leben eines kartierenden Klimatologen ist hart. Tagelang streift der Forscher durch das Dickicht der Studienwelt, sieht kaum die Hand vor Augen und stolpert von einem Fuß auf den anderen. Hier eine Sackgasse, dort eine unbezwingbare Klippe. Im Rahmen unseres Kartierprojekte zur Mittelalterlichen Wärmeperiode (MWP) scheuen wir jedoch keinen Weg, lassen keinen Stein ungewendet und kämpfen uns unverzagt durch Buchstabenflut und Kurvenwirrwarr.

Auf unsererem mühseligen Pfad blitzt jedoch immer wieder die Sonne hervor. Es sind die kleineren und größeren Entdeckungen, die die Kartiererei am Ende so lohnend machen. Plötzlich klärt sich ein lange ungelöstes Rätsel, werden Zusammenhänge deutlich, offenbaren sich frühere Fehlinterpretationen. Wer sich nicht die Mühe macht, das Thema in seiner Gesamtheit aufzurollen, wird in seiner kleinen Niche steckenbleiben. Das Gesamtbild lässt sich halt nicht anhand eines einiziegn kleinen Mosaiksteinchens rekonstruieren.

Vor einigen Wochen stellten wir Ihnen an dieser Stelle erste Ergebnisse zur Antarktis vor. Damals wunderten wir uns über eine 2012 in Nature erschienenen Arbeit einer Forschergruppe um Robert Mulvaney vom British Antarctic Survey, die behauptete, es gäbe auf der gesamten Antarktischen Halbinselin keine MWP-Erwärmung. Grundlage dieser Hypothese bildete ein einziger Eiskern, den die Wissenschaftler auf der kleinen James Ross Island untersucht hatten (siehe grauer Punkt auf Karte unten). Ohne zu zögern verallgemeinerten die Autoren ihr Ergebnis sogleich auf die gesamte Antarktische Halbinsel. Im Paper schreiben Mulvaney und Kollegen:

Whereas SST to the west of the Antarctic Peninsula shows similarities to Northern Hemisphere climate over the past 2,000 yr, the JRI record shows an opposing temperature excursion which demonstrates that the Antarctic Peninsula did not experience a widespread Medieval Warm Period/Little Ice Age sequence comparable to Northern Hemisphere climate at that time. Warming at JRI has been ongoing for several centuries, although the warming by 1.56 uC over the past 100 yr (red lines in a and b) is highly unusual in the context of natural variability.

Peinlich: Alle anderen Arbeiten von der Antarktischen Halbinsel zeigen deutliche Hinweise auf eine Erwärmung während der MWP (siehe Karte). So wird aus einer offenbar lokalen Ausnahme ein Trend gezaubert. Im Rahmen unserer MWP-Literaturarbeit stießen wir nun auch auf eine brandaktuelle Arbeit aus der unmittelbaren Umgebung der James Ross Insel, die erst am 1. Dezember 2015 in den Quaternary Science Reviews herauskam. Eine US-amerikanische Gruppe um Rebecca Totten Minzoni beschreibt darin Ergebnisse von Untersuchungen an Kieselalgen (Diatomeen) aus einem Offshore-Sedimentkern, der 25 km nördlich des Mulvaney-Eiskerns aus dem Meeresboden des Herbert Sound gezogen wurde (roter Punkt direkt nördlich des grauen-Mulvaney-Punktes in der Karten).

 

Die Amerikaner dokumentieren in ihrer Studie eine 200 Jahre andauernde Warmphase, die sich dort um das Jahr 1000 n. Chr. ereignete. Im Sedimentkern findet sich in jenem Zeitabschnitt eine Lage, die reich an organischem Gehalt ist (siehe Abbildung unten). Die Wärme führte zu einem Aufblühen der Lebewelt, deren Reste heute im Bohrkern enthalten sind.

 

 

Abbildung: Organischer Gehalt (TOC=Total Organic Carbon) eines Bohrkerns aus dem Herbert Sound nördlich der James Ross Island. Die mit “5b” gekennzeichnete Spitze entspricht der MWP. Quelle: Minzoni et al. 2015

 

Hochinteressant. Eiskern- und Sedimentkern-Daten zeigen also unterschiedliche Resultate. Hat sich das Meer bereits erwärmt, während das Gletschereis länger kühl und stabil blieb? Eines haben beide Arbeiten jedoch gemeinsam: Eine ungewöhnlich frühe Erwärmung ab 1600 n. Chr., die zur Modernen Wärmeperiode überführte. Die Erwärmung begann mehrere hundert Jahre bevor der CO2-Gehalt der Atmosphäre im industrielen Zeitalter nach oben schnellte. Dieser Wärmeepisode des 17. Jahrhunderts begegnen wir übrigens auch in einigen anderen Studien aus der Antarktis.

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Auf einen ähnlichen Fall stießen wir an der Küste der Ostantarktis im Königin-Maud-Land. Ein von Ines Tavernier und Elie Verleyen angeführtes Forscherteam von der belgischen Universität Ghent in Belgien studierte in der Lützow-Holm-Bucht einen Sedimentkern und konnte keine Hinweise auf eine MWP-Erwärmung finden (siehe grauer Punkt in der Karte unten). Auch diese Gruppe konnte der Versuchung nicht widerstehen und verallgemeinerte das Resultat auf den Rest der Antarktis und südlichen Halbkugel. Sie warnen, man solle alle MWP-Beschreibungen aus diesem Bereich sehr kritisch sehen. Die Kollegen hätten wohl die MWP “mit Gewalt”so zurecht gebogen, dass es in das MWP-Konzept passt, behaupten sie. In der 2014 im Fachblatt Antarctic Science erschienenen Arbeit heißt es:

Absence of a Medieval Climate Anomaly, Little Ice Age and twentieth century warming in Skarvsnes, Lützow Holm Bay, East Antarctica
Palaeoclimate changes, such as the Medieval Climate Anomaly and the Little Ice Age, are well-defined in the Northern Hemisphere during the past 2000 years. In contrast, these anomalies appear to be either absent, or less well-defined, in high-latitude regions of the Southern Hemisphere. Here, we inferred environmental changes during the past two millennia from proxies in a sediment core from Mago Ike, an East Antarctic lake in Skarvsnes (Lützow Holm Bay). Variations in lake primary production were inferred from fossil pigments, sedimentological and geochemical proxies and combined with absolute diatom counts to infer past diatom productivity and community changes. Three distinct stratigraphic zones were recognized, resulting from a shift from marine to lacustrine conditions with a clear transition zone in between. The presence of open-watermarine diatoms indicates a coastal zone seasonally free of sea ice between c. 2120–1500 cal yr BP. Subsequently, the lake became isolated from the ocean due to isostatic uplift. Freshwater conditions were established from c. 1120 cal yr BP onwards after which the proxies are considered highly sensitive to temperature changes. There is no evidence for a Medieval Climate Anomaly, Little Ice Age or twentieth century warming in our lake sediment record suggesting that studies that have imposed Northern Hemisphere climate anomalies onto Southern Hemisphere palaeoclimate records should be treated with caution.

Im Haupttext der Arbeit schreiben Taverbier und Kollegen zudem:

It is therefore becoming clear that a number of studies have force-fitted NH climate anomalies onto Antarctic palaeoclimate events, as few of the latter are consistent in timing, duration and magnitude with their NH counterparts.”

Ein harter Vorwurf, der zudem schwer zu halten ist, da die umliegenden Arbeiten gute Belege für eine MWP liefern (siehe rote Punkte). Offenbar haben sich die Belgier von der bereits beschriebenen Wärmeepisode des 16./17. Jahrhunderts in die Irre führen lassen. Diese trat zusätzlich auf und ersetzt nicht die MWP. Tavernier und Kollegen fanden in ihrem Kern zwischen 1510-1560 n. Chr. eine gesteigerte Primärproduktion in den Kieselalgen.

 

Da wir uns im Kalte-Sonne-Team als wissenschaftliche Brückenbauer und Honest Brokers sehen und die Ergebnisse der MWP-Kartierung gerne mit den Fachkollegen teilen wollen, nahmen wir Kontakt mit den Leitautoren auf. In einer Email vom 9. Dezember 2015 schrieben wir Ines Tavernier und Elie Verleyen:

Dear Ines,
Dear Elie,

With great interest I have studied your paper “Absence of a Medieval Climate Anomaly, Little Ice Age and twentieth century warming in Skarvsnes, Lützow Holm Bay, East Antarctica”. The absence of a Medieval Warm Period / Medieval Climate Anomaly is indeed puzzling. I am currently in the process of mapping the MWP/MCA and would like to draw your attention to other studies in the region in which the MWP seems to be well represented:

Wagner et al. 2004: Lake Terrasovoje, Amery Oasis
Hemer & Harris 2003: AM02 core on Amery Ice Shelf
Graf et al. 2002: Dronning Maud Land

See map here:
https://www.google.com/maps/d/viewer?mid=zvwgQ0tAjx_k.keO5eR4ueHXE

If you click on the respective red dots, you can see my summary.

Besides: I noted that the warm event 1510-1560 AD you described from your study can also be also found in the Dronning Maud Land curve from Graf et al. 2002. Given the MWP descriptions from these and other studies, I find your following statement too strong:

“It is therefore becoming clear that a number of studies have force-fitted NH climate anomalies onto Antarctic palaeoclimate events, as few of the latter are consistent in timing, duration and magnitude with their NH counterparts.”

May I ask, what is your opinion on these three studies?

Wenige Tage später antwortete uns Elie Verleyen. Er findet unser Kartierprojekt sehr interessant und empfahl uns weitere Literatur, die wir sogleich eingearbeitet haben. Grundsätzlich sieht Verleyen das Hauptproblem in der begrenzten zeitlichen Auflösung vieler Datensätze und weist auf die dringende Notwendigkeit weiterer Untersuchungen hin, bevor die MWP-Probematik geklärt werden könne. Er wäre jedoch generell davon überzeugt, dass es die MWP und Kleine Eiszeit in der Antarktis nicht geben würde.

Nun, wir respektieren Elie Verleyens Meinung, auch wenn wir sie nicht teilen. Vielleicht ist die online frei zugängliche MWP-Datenbasis auch für diesen Kollegen in Zukunft nützlich. Fester Bestandteil des MWP-Projektes ist der Kontakt mit anderen Forschern und die Diskussion ihrer Ergebnisse in einem soliden regionalen Kontext. Dieser Dialog soll fachorientiert geführt werden, ohne Anschuldigungen oder Fingerzeigen. Ein freundlicher Umgang mit den Fachkollegen ist üblich in der Wissenschaft, ein Umstand der in einigen Bereichen der Klimawissenschaften offenbar in Vergessenheit geraten ist. Noch immer warten wir auf zig Antworten auf Fragen, die wir Wissenschaftlern gestellt haben.

Das MWP-Kartierprojekt ist in seiner Ausrichtung vollkommen ergebnisoffen. Hier sollen weder Rosinen gepickt, noch Ergebnisse verschwiegen werden. Wenn eine Studie keine MWP-Erwärmung zeigt, wird sie trotzdem in die Synthese aufgenommen. Wir wollen den klimatischen Zustand 800-1400 n. Chr. rekonstruieren und Zusammenhänge aufzeigen, darum geht es, und nichts mehr.

In unserer Email an Elie Verleyen führten wir auch drei Arbeiten aus der “Nachbarschaft” auf. Es wundert schon etwas, dass keine einzige davon in Verleyen’s Publikation aufgeführt ist. Unter anderem verwiesen wir auf eine Studie von Graf et al. (2002) aus dem Dronning Maud Land in der Ostantarktis auf. Diese Arbeit entdeckten wir erst kürzlich, fehlte also in unserer ersten Regionalübersicht zur Antarktis. In der zeitlich feinaufgelösten (!) Temperaturkurve (via Sauerstoffisotopen, Ausschlag nach oben entspricht Erwärmung) ist die MWP gut zu erkennen. Wichtige Erkenntnis: Von 1000 bis 1250 n. Chr.war es so warm wie heute.

 Abbildung: Klimaentwicklung Dronning Maud Land, Ostantarktis. Quelle: Graf et al. (2002).

 

Im Bereich des Eisschelfs südlich des Weddell-Meeres scheint die MWP zu fehlen. Graf et al. 2000 und Mulvaney et al. 2002 konnten im Rahmen von Studien auf der Berkner Insel keinen Trend feststellen (grauer Punkt auf Karte unten). Stellt dies eine lokale Entwicklung für das Weddell-Meer dar? Wir behalten die Frage im Auge. Insgesamt zeigt jedoch noch immer die allergrößte Anzahl der Studien in der Antarktis eine MWP-Erwärmung.

 

Interessant auch der relativ neue WAIS Divide-Eiskern (Steig et al. 2013): Hier ist eine enorme Langzeit-Abkühlung während der letzten 2000 Jahre dokumentiert. Von diesem starken Trend überstrahlt, beult sich die MWP kaum merklich zwischen 950-1100 n. Chr. auf. Hier muss zunächst ein De-Trending vorgenommen werden, um die MWP sauber herauszuarbeiten.

Abbildung: Temperaturentwicklung (approximiert via Sauerstoffisotope, Ausschalg nach oben=wärmer) vom WAIS Divide Eiskern. Quelle: Steig et al. 2013

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Auch in Afrika sind wieder neue Punkte hinzugekommen. Die Tendenz zu vermehrten Dürrebedingungen während der MWP verfestigt sich. In einer neuen Arbeit von Förster et al. 2015 weisen die Autoren eine Dürrephase während der MWP im Grenzgebiet von Süd-Äthiopien und Nord-Kenia nach.

Momentan konzentrieren sich die MWP-Arbeiten vor allem auf die Region Australien und Ozeanien. Die Datenlage ist beschränkt, trotzdem zeichnet sich ein erstes Bild ab. Die MWP-Wärme ist in Südost-Australien und Neuseeland gut dokumentiert. In anderen Regionen gibt es Veränderungen in den Niederschlägen. Insgesamt scheint es während der MWP feuchter gewesen zu sein. Mehr dazu hier in Kürze.

Hochaktuell ist eine neue Arbeit aus Kanada. Die Columbia University gab am 4. Dezember 2015 im Dunstkreis der Pariser Klimakonferenz eine Pressemitteilung heraus, die den globalen Charakter der MWP in Zweifel zieht. Forscher der Uni um Nicolas Young hatten einen Gletscher in der Baffin Bay untersucht und fanden, dass sich dieser während der MWP ausdehnte. Sie schlussfolgerten aus diesem einen Datenpunkt, dass das globale MWP-Konzept falsch wäre. Interessanter Ansatz. Analog könnte man heute die expandierenden norwegischen Gletscher nehmen und die Klimaerwärmung des 20. Jahrhunderts hinterfragen. Merke: Eine Schwalbe macht noch keinen Sommer. Der allergrößte Teil der Studien dokumentierte in Kanada, Nordamerika und dem Nordatlantik eine stark ausgeprägte MWP. Wir werden die Region als nächstes durchkartieren, um eine solide Datenbasis für die notwendige Diskussion zur Verfügung zu haben.

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Projektspenden

Wir danken allen bisherigen Unterstützern, die dieses wichtige Projekt überhaupt erst möglich machen. Momentan sind 43% der Projektsumme gesichert. Das Spendenbarometer und die Fördererliste finden sie am unteren Ende der MWP-Projektseite.

Spenden per Überweisung:

Kontoinhaber: Prof. Dr. Fritz Vahrenholt
Konto Nr. 1280579069
BLZ 20050550
Hamburger Sparkasse
IBAN DE93200505501280579069
BIC HASPDEHHXXX
Verwendungszweck: MWP-Projekt

 

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