Eine neue Studie zeigt, dass während der letzten beiden Phasen des Übergangs von einer Eiszeit zu einer Warmzeit, den sogenannten Deglazialisierungen, Schmelzwasser aus der Antarktis die Schichtung im Südpolarmeer verstärkte. Die Ergebnisse unterstreichen damit die Schlüsselrolle des antarktischen Eises für die Ozeanzirkulation, jenes gigantische Strömungssystem in den Meeren, das Wärme und Nährstoffe weltweit verteilt und so das Weltklima stabilisiert. François Fripiat vom Max-Planck-Institut für Chemie und der Université de Bruxelles leitete die internationale Untersuchung in Zusammenarbeit mit Forschenden der Princeton University und des Alfred-Wegener-Instituts.
In den vergangenen drei Millionen Jahren pendelte das Erdklima zwischen langen Eiszeiten, in denen riesige Eisschilde große Teile der Nordhalbkugel bedeckten und bis auf den europäischen Kontinent reichten, und wärmeren Zwischeneiszeiten. In den Übergangsphasen schmolzen diese Eismassen nach und nach ab.
"Seit Jahrzehnten untersuchen Forschende, wie das Schmelzen großer Eisschilde auf der Nordhalbkugel die Meeresströmungen im Nordatlantik beeinflusst. Die erheblichen Folgen für das Klima sind allgemein bekannt. Doch welchen Einfluss die Antarktis auf das Südpolarmeer hat, war bislang kaum untersucht“, erklärt François Fripiat.
Dabei spielt das Südpolarmeer eine zentrale Rolle im Klimasystem der Erde: Es fungiert als zentrale Drehscheibe der globalen Meeresströmungen und verbindet den Atlantik, den Indischen Ozean und den Pazifik. Zugleich ist der Südliche Ozean die bedeutendste Austauschzone zwischen der Atmosphäre und der Tiefsee, einem riesigen Reservoir, das rund hundertmal mehr Kohlendioxid speichert als die Atmosphäre.
Wie stark das Meer Wärme und Kohlenstoff aufnehmen oder abgeben kann, hängt dabei stark davon ab, wie sich die Wassermassen in Schichten organisieren, die mehr oder weniger gut durchmischt sind. „Man kann sich den Ozean als riesige Maschine vorstellen, die Wärme und Kohlenstoff weltweit umverteilt. Wenn sich Schichten bilden, verlangsamt sich ihr Betrieb, mit direkten Folgen für das Klima“, erläutert Fripiat.
Kieselalgen als Klimaarchiv
Für die Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen ist, analysierte das Forschungsteam Sedimentkerne aus dem Südpolarmeer. Grundlage der Daten war die Isotopenzusammensetzung organischer Materie in den Schalen von Kieselalgen. Diese mikroskopisch kleinen Algen finden sich in großer Zahl in den Sedimenten des Südpolarmeeres und dienen als natürliches Archiv für Umweltbedingungen in der Vergangenheit.
Auswirkungen der Eisschmelze auf die Ozeandurchmischung
Die Ergebnisse zeigten ein differenziertes Bild: In den Übergangszeiten verstärkte sich die Schichtung des Ozeans in der Nähe der Antarktis deutlich, angetrieben durch riesige Mengen Schmelzwasser aus dem Eisschild. Weiter nördlich, in der Nähe der Polarfront, dem Grenzbereich zwischen den Luftmassen der polaren Kaltluft und der subtropischen Warmluft, sorgten diese Süßwasserzuflüsse und starke Westwinde jedoch weiterhin für Auftrieb von Tiefenwasser. Dadurch blieb ein gewisses Maß an Ozeanbelüftung, also an Sauerstoffaustausch zwischen Oberfläche und Tiefe, global erhalten. „Das Klimasystem wurde demnach nicht vollständig blockiert“, fasst Fripiat zusammen. „Während sich der Ozean zunehmend schichtete, sorgten die Winde für einen Austausch zwischen Tiefsee und Atmosphäre. Dieser Prozess setzte vermutlich gespeichertes CO₂ frei und trieb so die Erwärmung voran, die schließlich das Ende der Eiszeiten einleitete.“
Weit davon entfernt, eine einfache Eiswüste zu sein, erscheint die Antarktis damit als unsichtbarer Dirigent des Klimasystems der Erde. Ihre Mechanismen zu verstehen bedeutet, die Zukunft unseres Planeten besser vorhersehen zu können.
Max-Planck-Institut für Chemie
Originalpublikation:
François Fripiat, Daniel M. Sigman, Xuyuan Ai, Cédric Dumoulin, Simone Moretti, Anja S. Studer, Bernhard Diekmann, Oliver Esper, Thomas Frederichs, Frank Lamy, Frank Patyn, Mareike Schmitt, Ralf Tiedemann, Gerald H. Haug, and Alfredo Martínez-García: Deglacial stratification of the polar Southern Ocean, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (6) e2502076123, https://doi.org/10.1073/pnas.2502076123 (2026).
