Im antarktischen Eis eingeschlossene historische Brände liefern wichtige Informationen für Klimamodelle

Forscher der Universität Cambridge und des British Antarctic Survey haben die Brandaktivität der letzten 150 Jahre anhand der im antarktischen Eis eingeschlossenen Kohlenmonoxidkonzentrationen verfolgt. Dieses Gas wird zusammen mit Rauch und Partikeln durch Waldbrände, Koch- und Gemeinschaftsfeuer freigesetzt.

Die Ergebnisse, gemeldet im Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaftenzeigen, dass die Verbrennung von Biomasse seit dem 19. Jahrhundert variabler war als bisher angenommen. Die neuen Daten könnten dazu beitragen, Klimamodelle zu verbessern, die sich bei der Verbesserung ihrer Prognosen auf Informationen über frühere atmosphärische Gase wie Kohlenmonoxid stützen.

„Uns fehlten wichtige Informationen aus der Zeit, als der Mensch begann, das Klima der Erde dramatisch zu verändern. Diese Informationen sind für die Prüfung und Entwicklung von Klimamodellen erforderlich“, sagte Rachael Rhodes, Hauptautorin der Studie vom Department für Geowissenschaften in Cambridge.

Der neue Kohlenmonoxid-Rekord füllt diese Lücke. Die Forscher kartierten die Stärke der Biomasseverbrennung zwischen 1821 und 1995, indem sie Kohlenmonoxid in Eisbohrkernen aus der Antarktis maßen. Die Eisschichten in diesen Kernen bildeten sich, als der Schnee unter dem Schneefall der darauffolgenden Jahre begraben wurde, und umschlossen Lufteinschlüsse, die direkte Rückschlüsse auf die damalige Zusammensetzung der Atmosphäre zulassen.

„Es ist selten, dass in Eiskernen der letzten Jahrzehnte Spurengase gefunden werden“, sagte Ivo Strawson, der Hauptautor der Studie, der gemeinsam bei Cambridge Earth Sciences und dem British Antarctic Survey tätig ist. „Wir brauchen Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre nach dem Beginn der Industrialisierung, um die Unsicherheiten in Klimamodellen zu verringern, die auf diese Aufzeichnungen angewiesen sind, um ihre Simulationen zu testen oder zu steuern.“

Eine große Schwierigkeit bei der Gasmessung von sehr jungem Eis besteht darin, dass sich unter dem Gewicht von mehr Schnee keine Luftblasen bilden konnten, sagte Strawson. Um dieses Problem zu umgehen, untersuchten die Forscher Eis an Orten, an denen sich Schnee schnell ansammelt. Diese Eiskerne, die im speziellen Eiskernlabor von BAS aufbewahrt werden, wurden im Rahmen früherer internationaler Projekte auf der Antarktischen Halbinsel gesammelt.

Um Kohlenmonoxid zu messen, entwickelten die Forscher eine hochmoderne Analysemethode, bei der kontinuierlich Eis geschmolzen und gleichzeitig Luft abgesaugt wird. Sie sammelten in den letzten 150 Jahren Zehntausende von Gasmessungen.

Die Forscher stellten fest, dass die Intensität der Biomasseverbrennung seit den 1920er Jahren stetig abgenommen hat. Dieser Rückgang, so Rhodes, fällt mit der Ausweitung und Intensivierung der Landwirtschaft im südlichen Afrika, Südamerika und Australien im frühen 20. Jahrhundert zusammen. Als Wildnis in Ackerland umgewandelt wurde, wurde die Waldbedeckung eingeschränkt und die Brandaktivität nahm ab.

„Dieser Trend spiegelt wider, wie sich Landumwandlung und menschliche Expansion negativ auf Landschaften und Ökosysteme ausgewirkt haben. Sie haben eine erhebliche Verschiebung des natürlichen Feuerregimes verursacht und dadurch den Kohlenstoffkreislauf unseres Planeten verändert“, sagte Rhodes.

Viele Klimamodelle, darunter auch die des IPCC, gehen davon aus, dass die Brandaktivität parallel zum Bevölkerungswachstum zugenommen hat. Doch Rhodes: „Unsere Arbeit trägt zu einer wachsenden Zahl von Beweisen bei, dass diese Annahme falsch ist. Die Verzeichnisse historischer Brandaktivitäten müssen korrigiert werden, damit die Modelle die in unseren Aufzeichnungen festgestellten Schwankungen genau wiedergeben können.“

Rachael Rhodes ist Fellow des Wolfson College, Cambridge.