Description: Subglaziale Seen sind unter dem Antarktischen Eisschild weit verbreitet. Sie bilden eine Quelle von subglazialem Schmelzwasser und modulieren weitgehend die Fließgeschwindigkeiten des überlagernden Eisstromes. Der Ausbruch von subglazialem Schmelzwasser am Rande des Eisschildes kann die globale ozeanographische Zirkulation, den Meeresspiegelanstieg und geochemische Zyklen beeinflussen. Trotz ihrer Bedeutung sind subglaziale Seen eine der am wenigsten erforschten Umgebungen auf unserem Planeten. Ihre Auswirkungen auf die Dynamik der Eisbedeckung und ihr Potential primitives aber autarkes Leben zu beherbergen, sind weitgehend schlecht charakterisiert. Wir präsentieren den ersten direkten Beweis für einen paläo-subglazialen See auf dem antarktischen Kontinentalschelf. Sedimentablagerungen beweisen, dass subglaziales Schmelzwasser während oder kurz nach der letzten Eiszeit unter dem Antarktischen Eisschild vorhanden war und erst bei der Enteisung entleert wurde. Im Pine Island Bay (Amundsen Sea Embayment, ASE) haben wir zum ersten Mal in der Antarktis mehr als drei Meter dieser typischen Sedimentfazies, die auf wenig dynamische Ablagerungsbedingungen in einem subglazialen See schließen lassen, beprobt. Niedrige Chloridkonzentrationen im Porenwasser des Sedimentkernes und diffus-advektive Modellierung der zeitlichen Entwicklung dieser Chloridkonzentrationen im Porenwasser zeigen eindeutig die Genese der Sedimente in einem subglazialen, schmelzwassergefüllten See. Basierend auf bathymetrischen Daten können wir zeigen, dass die Lage des subglazialen Sees mit einer prognostizierten Verteilung von subglazialen Seen in diesem Gebiet übereinstimmt. Dieser Befund ermöglicht Modellierungsstudien der Eisdynamik bei bekannter Geometrie des Eisuntergrundes, des Volumens der subglazialen Seen, der Eigenschaften des unterlagernden Substrates und der Form des Eisstroms. Dies ist besonders wichtig für den Pine Island Gletscher, der als "Weak Underbelly" des Westantarktischen Eisschildes (WAIS) gilt. Bisher wurde nur die Eis/Wasser Grenzfläche im subglazialen Wostoksee und wenige Zentimeter diamiktischen Sedimentes vom Whillans-See beprobt. Ansonsten wurde das antarktische subglaziale hydrologische System durch Fernerkundung und numerische Modelle rekonstruiert und die Anzahl der potenziellen subglazialen Seen auf mehr als 12000 geschätzt. Unsere Studie liefert nicht nur den ersten Nachweis für eiszeitliche subglaziale Seen und Beprobung dieser Sedimente in der Antarktis, sondern auch einen Rahmen für weitere Untersuchungen dieser einzigartigen subglazialen See-Umgebung in einer kostengünstigen Variante durch Schiffsexpeditionen auf dem saisonal eisfreien inneren Kontinentalschelf.

Description: The evolution of the Antarctic Ice Sheet during the last climate cycle and the interrelation to global atmospheric and ocean circulation remains controversial and plays an important role for our understanding of ice sheet response to modern global warming. The timing and sequence of deglacial warming is relevant for understanding the variability and sensitivity of the Antarctic Ice Sheet to climatic changes, and the continuing rise of atmospheric greenhouse gas concentrations. The Antarctic Ice Sheet is a pivotal component of the global water budget. Freshwater fluxes from the ice sheet may affect the Antarctic Circumpolar Current (ACC), which is strongly impacted by the westerly wind belt in the Southern Hemisphere (SHWW) and constricted to its narrowest extent in the Drake Passage. The flow of ACC water masses through Drake Passage is, therefore, crucial for advancing our understanding of the Southern Ocean’s role in global meridional overturning circulation and global climate change. In order to address orbital and millennial-scale variability of the Antarctic ice sheet and the ACC, we applied a multi-proxy approach on a sediment core from the central Drake Passage including grain size, iceberg-rafted debris, mineral dust, bulk chemical and mineralogical composition, and physical properties. In combination with already published and new sediment records from the Drake Passage and Scotia Sea, as well as high-resolution data from Antarctic ice cores (WDC, EDML), we now have evidence that during glacial times a more northerly extent of the perennial sea-ice zone decreased ACC current velocities in the central Drake Passage. During deglaciation the SHWW shifted southwards due to a decreasing temperature gradient between subtropical and polar latitudes caused by sea ice and ice sheet decline. This in turn caused Southern Hemisphere warming, a more vigorous ACC, stronger Southern Ocean ventilation, and warm Circumpolar Deep Water (CDW) upwelling on Antarctic shelves resulting in increased ice shelf melting. Stronger upwelling is associated with a rise in atmospheric carbon dioxide to reach a threshold at which full deglaciation could become inevitable.