Überraschend synchron: Wie Sonnenzyklen das antarktische Küsteneis beeinflussen

An Sedimenten können Forscher die Klimageschichte bestimmter Orte ablesen. Bei der Untersuchung des antarktischen Festeises haben sie festgestellt, dass das Aufbrechen des Eises bestimmten Zyklen folgt – nämlich den großen Sonnenzyklen.

Offenes Wasser mit dem Mount Herschel im Hintergrund. Das offene Wasser ist durch das Vorhandensein der Kieselalge Corethron pennatum gekennzeichnet. Bild: Patrizia Giordano

Was heute als dünne Schicht aus Schlamm und organischem Material auf dem Meeresboden liegt, kann genau über die Klimageschichte eines Ortes Auskunft geben. Sedimente, die sich über Jahrtausende vor der Küste der Antarktis abgelagert haben, zeigen nun, dass die Entwicklung des Festeises enger mit der Aktivität der Sonne verknüpft ist als lange angenommen.

Festeis ist Meereis, das fest mit der Küste oder mit Untiefen verbunden ist. Anders als Treib- oder Packeis bewegt es sich nicht frei.

Unter der Leitung des italienischen CNR-Instituts für Polarwissenschaften in Bologna und mit Beteiligung der Universität Bonn hat ein Forscherteam nun antarktische Klimaschwankungen der vergangenen 3700 Jahre rekonstruiert. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Rolle des Festeises

Das antarktische Festeis bildet eine stabile Barriere zwischen Ozean und Atmosphäre. Es beeinflusst Nährstoffkreisläufe und ist Lebensraum für Mikroorganismen sowie für viele Tierarten, wie Pinguine. In manchen Regionen dient es sogar als natürliche Landebahn für Flugzeuge. Gleichzeitig reagiert es empfindlich auf Temperatur- und Windveränderungen.

Karten des untersuchten Gebiets. Bild: Tesi et al., 2026

Um die langfristige Entwicklung des Festeises vollständig zu verstehen, haben bisherige Beobachtungen nicht ausgereicht. Satellitendaten etwa existieren nur seit wenigen Jahrzehnten. Die Forschenden suchten daher nach einer Möglichkeit, deutlich weiter in die Vergangenheit zu blicken – und fanden sie in Sediment-Bohrkernen aus dem Edisto-Zulauf im nördlichen Victoria Land am Rossmeer.

Sediment-Bohrkerne zeichnen sich durch feine, horizontale Schichtungen aus. Dunkle und helle Lagen wechseln sich regelmäßig ab und spiegeln unterschiedliche Eisbedingungen wider: Dunkle Schichten entstehen, wenn das Festeis im Frühsommer aufzubrechen beginnt und kieselalgenreicher Schmelzwasserabfluss einsetzt. Helle Lagen deuten auf längere eisfreie Phasen mit offenem Wasser hin.

Aufbrechen des Eises folgt der Sonne

Mithilfe automatisierter Bildanalysen und der Auswertung mikroskopisch kleiner Organismen gelang es den Forschenden, aus den Mustern eine durchgehende Zeitreihe zu erstellen, aus der sich schließlich die Variabilität des Festeises über fast vier Jahrtausende hinweg rekonstruieren ließ.

In den Sedimentbohrkernen deuten dunkle Schichten auf aufbrechendes Festeis im Frühsommer hin, helle Lagen hingegen auf längere eisfreie Phasen mit offenem Wasser. Bild: Tesi et al., 2026

Das Analyseergebnis überraschte. Das Aufbrechen des Festeises folgt keinem simplen Jahresrhythmus, sondern zeigt ausgeprägte Zyklen auf längeren Zeitskalen, die sich etwa alle 90 und 240 Jahre wiederholen. Damit entsprechen die Zeiträume bekannten Sonnenzyklen: dem Gleißberg-Zyklus, der sich etwa alle 80 bis 90 Jahre wiederholt, sowie dem Suess-de-Vries-Zyklus, mit einer mittleren Zyklusdauer von 210 Jahren. Schwankungen der Sonnenaktivität scheinen demnach indirekt das antarktische Küsteneis zu beeinflussen.

„Festes Eis ist eines der ‚fehlenden Teile’ im Puzzle der Antarktis. Wir haben herausgefunden, dass der Zeitpunkt des Aufbrechens des Festmeeres mit langfristigen Sonnenzyklen zusammenhängt.“

– Dr. Tommaso Tesi, Institut für Polarwissenschaften, Bologna, Hauptautor

Das Ganze hängt über mehrere Zwischenschritte miteinander zusammen. Veränderungen der Sonnenaktivität beeinflussen die großräumigen Westwinde über dem Südlichen Ozean. Diese wiederum steuern das Abschmelzen des frei schwimmenden Packeises entlang der Küste. Nimmt dieses schützende Eis früh ab, wird das Festeis stärker Wellen, lokalen Winden und wärmerem Wasser ausgesetzt – es bricht auf.

Dichtes Festeis mit dem Mount Herschel und den Ironside-Honeycomb-Gletschern (Moubray Bay) im Hintergrund. Das Eis schwimmt nicht frei, sondern ist fest mit den Küsten verbunden. Bild: Patrizia Giordano

Satellitendaten und Klimasimulationen stützen diese Annahme. Sie zeigen, dass erhöhte Sonneneinstrahlung tatsächlich die Meeresoberfläche erwärmt, das isolierende Eis reduziert und den Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre verstärkt. Die Klimaforschung kann nun natürliche Schwankungen besser von menschengemachten Veränderungen unterscheiden.

„Dies bietet einen grundlegend neuen Einblick darin, wie entfernte Sonnenvariabilität große Veränderungen in der antarktischen Atmosphäre und im Ozean bewirken kann.“

– Dr. Michael Weber, Institut für Geowissenschaften, Universität Bonn

Die entwickelte Methode könnte künftig auch in anderen Regionen eingesetzt werden. Laminierte Sedimente sind in der Antarktis weit verbreitet, wodurch sich das Festeis praktisch des gesamten Kontinents langfristig systematisch erforschen lässt – und letztlich auch das Klima der Vergangenheit besser verstanden werden kann.

Quellenhinweis:

Tesi, T., Weber, M. E., Muschitiello, F., Dutta, D., Belt, S. T., Pambianco, C., Di Roberto, A., Silva, L., Garboldi, K., Morigi, C., Battaglia, F., Colizza, E., De Santis, L., Gallerani, A., Aulicino, G., Langone, L., & Giordano, P. (2026): Late Holocene fast-ice dynamics around the Northern Victoria Land Coast (Antarctica). Nature Communications.