Fakultät für Physik und Astronomie Ruprecht-Karls-Universität ...

18 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN
atmosphärische Konzentration stetig an, was die Verwendung von SF6 als Tracer für jüngere
Grundwasser ermöglicht.
Falls Grundwasser verschiedener Alter durchmischt werden, ist ein durch einen einzelnen
Tracer ermitteltes Alter nicht mehr aussagekräftig. Um Mischungsverhältnisse zwischen alten
und jungen Grundwassern bestimmen zu können, muss man daher verschiedene Tracer verwenden,
sodass man die Menge an jungen und alten Komponenten des Grundwassers unterscheiden
kann. Auch deswegen ist die Schwierigkeit der Datierung im Zeitraum von 50-1000 Jahren ein
großes Problem.
Für Eisproben existieren ebenfalls mehrere Alternativen zur Datierung. Neben der Datierung
mittels verschiedener radioaktiver Isotope ist es möglich, einzelne Jahresschichten abzuzählen,
die durch den regelmäßige Wechsel der Jahreszeiten und die damit verbundene Änderung der
Gletscheroberfläche entstehen. Auch eine Modellierung des Fließverhaltens kann es erlauben,
eine Rekonstruktion des Eisalters in einer bestimmten Tiefe des Gletschers zu geben. Diese drei
Alternativen, eine Gletschereisprobe zu datieren, werden im Folgenden kurz vorgestellt.
Stratigraphie: Vergleichbar mit Baumringen kann man z. B. auch bei Gletschern abzählbare
Jahresschichten finden, durch die eine Datierung möglich ist. Vor allem für die Altersbestimmung
von Eisbohrkernen der großen grönländischen Gletscher ist diese Möglichkeit erfolgreich, sie ist
aber auch für alpine Gletscher anwendbar. Möglichkeiten zur Abzählung von Jahresschichten
bieten Unterschiede in der Isotopie von Winter- und Sommerniederschlag (z. B. periodisch sinkende
und steigende δ 18 O-Werte), aber auch Staubschichten und Spurenstoffe, die verstärkt im
Sommer auf dem Gletscher abgelagert werden und teilweise mit bloßem Auge zu erkennen sind.
Um eine Datierung über Stratigraphie zu eichen, benötigt man absolute Zeitmarker, also genau
datierbare Ereignisse, die im Eisbohrkern zu identifizieren sind. Solche Marker sind z. B. Vulkanausbrüche,
die sich über einen Anstieg in der Sulfatkonzentration und erhöhte Leitfähigkeit
bemerkbar machen. Durch sie kann man eventuelle Diskontinuitäten in der Schichtung, z. B.
durch fehlenden Niederschlag, bemerken und korrigieren.
In zunehmender Tiefe dünnen die Jahresschichten immer stärker aus, sodass die Trennung
einzelner Schichten immer schwieriger wird. In alpinen Gletschern kann eine Datierung mit
Stratigraphie nur für die letzten 100-400 Jahre angewandt werden (May, 2009), in Grönland
dagegen aufgrund geringer Fließgeschwindigkeiten und gleichmäßiger Akkumulation erheblich
länger (s. z. B. Johnsen et al., 2001).
Alters-Tiefenmodelle: Neben der Datierung über Stratigraphie kann man das Alter an
Hand von theoretischen Fließmodellen berechnen. Das einfachste Modell ist hierbei das sogenannte
” Nye’sche Fließgesetz“, bei dem von einem horizontal unendlich ausgedehnten Eisschild
mit zeitlich und räumlich konstanter Dicke H ausgegangen wird. Für das Alter des Eises in einer
Tiefe z gilt dann 1 :
vz(z) = ∂z
∂t
⇒ t =
z
0
1
vz(z ′ ) dz′ . (2.2)
Um das Alter abschätzen zu können, braucht man also Informationen über die Vertikalgeschwindigkeit
des Eises vz(z). Da die Höhe des Eisschildes als konstant angenommen wird, vereinfacht
sich die Massenbilanz
∂H
∂t
1 die Herleitung folgt im Wesentlichen Wagenbach (2011).
+ ∂
∂x (vxH) = ˙ b (2.3)