• Eiskernbohrungen zeigen, dass der Wasserstoffgehalt in der Atmosphäre über der Antarktis im 20. Jahrhundert ungebremst angestiegen ist.
  • Bis in die Mitte der 1970er Jahre ist diese Entwicklung nachvollziehbar.
  • Der weitere Anstieg ist allerdings ein Rätsel.

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Der Wasserstoffgehalt der Luft auf der Südhalbkugel ist ungewöhnlich hoch. Er stieg im 20. Jahrhundert um rund 70 Prozent. Eine Gruppe um John Patterson von der University of California in Irvine (Kalifornien, USA) hat mit Hilfe von Eisbohrkernen aus der Antarktis die Entwicklung des Wasserstoffgehalts in den Jahren 1852 bis 2003 rekonstruiert.

Zwar kann der Anstieg bis in die Mitte der 1970er Jahre mit den zunehmenden Abgasen aus Kraftfahrzeugen erklärt werden, schreiben die Forscher in einer Studie in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS). Der weitere Anstieg stellt die Wissenschaftler jedoch vor ein Rätsel.

Eisbohrkerne reichen 140 Jahre zurück

Wenn sich in der Antarktis der gefallene Schnee nach und nach zu Eis verdichtet, werden winzige Luftblasen eingeschlossen. Bei Eiskernbohrungen können tiefe Eisschichten an die Oberfläche geholt werden und die Luft aus dem Eis gewonnen werden. Diese Luft kann auf ihre Bestandteile untersucht werden und so entstehen Messdaten zur Luftzusammensetzung in vergangenen Jahrzehnten.

Die Eisbohrkerne, die im Januar 2004 in Megadunes in der Antarktis gewonnen wurden, reichen 140 Jahre zurück. Mittels Computermodellen wurden die Messreihen bis zurück zum Jahr 1852 rekonstruiert.

Bis 1890 betrug der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre über der Antarktis demnach rund 330 Teilchen pro Milliarden Luftteilchen (parts per billion, ppb). Dann folgte ein Anstieg um 1,5 ppb pro Jahr, ab 1960 etwa 2,5 ppb pro Jahr auf etwa 550 ppb gegen Ende des 20. Jahrhunderts. Erst um 2000 herum zeigt sich ein Abflachen der Kurve. Der Verlauf ist aus zwei Gründen ungewöhnlich: Er ist seit mehreren Jahrzehnten abgekoppelt vom Verlauf auf der nördlichen Halbkugel und vom Gehalt an Kohlenmonoxid (CO) in der Luft.

CO-Gehalt geht zurück, Wasserstoffgehalt steigt weiter

Der anhand von Eisbohrkernen aus Grönland rekonstruierte Wasserstoffgehalt auf der Nordhalbkugel stieg bereits in den 1960er Jahren auf etwa 500 ppb und hält sich seitdem etwa auf diesem Niveau.

"Es wird angenommen, dass Quellen von atmosphärischem Wasserstoff und Kohlenmonoxid eng gekoppelt sind, da unvollständige Verbrennung und fotochemische Oxidation von Formaldehyd die wichtigsten Quellen für beide Gase sind", schreiben die Forscher. Doch während der CO-Gehalt nach den 1970er Jahren einen Rückgang zeigt, steigt der Wasserstoffgehalt weiter.

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"Das Plateau und der Rückgang der menschengemachten CO-Emissionen während des späten 20. und frühen 21. Jahrhunderts waren auf strengere Luftverschmutzungskontrollen, den verstärkten Einsatz von Autokatalysatoren und Verbesserungen der Effizienz von Katalysatoren zurückzuführen", schreiben Patterson und Kollegen.

Deshalb ist der weitere Anstieg des Wasserstoffgehalts in der antarktischen Luft und auch in anderen Messungen auf der Südhalbkugel derzeit nicht erklärbar. Er könne nicht allein auf die zunehmende Oxidation von Methan zurückgeführt werden, betonen die Forscher. Wasserstoff ist kein sogenanntes Treibhausgas, beeinflusst aber die Fähigkeit anderer Atmosphären-Komponenten, Methan und Ozon abzufangen.

Konstruktion von realistischem Emissionsszenario schwierig

Der fortgesetzte Anstieg erfordere als Erklärung steigende Emissionen aus einer anderen menschengemachten Quelle und Veränderungen in natürlichen Quellen oder Senken, also Reservoiren, die Wasserstoff freisetzen oder aus der Luft aufnehmen.

"Für ein Gas mit einer atmosphärischen Lebensdauer von etwa zwei Jahren ist es schwierig, ein realistisches Emissionsszenario zu konstruieren, bei dem ein starker Trend auf einer Halbkugel existiert und auf der anderen nicht", lautet das Fazit der Wissenschaftler. (ff/dpa)

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