Neues von den Eiszeiten

Bild von Loposita-Monto, mit freundl. Genehmigung

Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke
Wir leben aktuell in einer abklingenden Warmzeit. Warmzeiten und Eiszeiten haben sich über die letzten 2,5 Millionen Jahre relativ regelmäßig abgewechselt. Eine Erklärung für dieses Phänomen lieferte der serbische Forscher Milankovic bereits in den 1920-er Jahren. Doch seine Theorie weist interessante Lücken auf.

In SOD, einem hochwertigen US-Wissenschaftsblog, wurde bereits ausführlich auf die Stärken und Schwächen der Milankovic-Theorie eingegangen. Zusammen mit Chris Frey hatte der Autor eine ganze Reihe von Artikeln aus SOD zu dem Rätsel der Eiszeiten bereits vor 5 Jahren übersetzt und in den EIKE-News veröffentlicht (am einfachste im EIKE-Suchfenster „Ghosts of climate past“ eingeben).

Nun ist vom Forscher Dr. Peter Köhler (AWI Bremerhaven)  zusammen mit seinem Mitautor Prof. Dr. Roderik S. W. van de Wal (Utrecht University) eine neue Facharbeit über die Eiszeiten erschienen (hier). Sie ist open, das pdf kann daher frei heruntergeladen werden. Köhler und van de Wal verwendeten dabei einen bereits bekannten Datensatz, der von L. E. Lisieki und M. E. Raymo schon früher veröffentlicht wurde (hier und hier).

Glücklicherweise gibt das AWI regelmäßig für Presse und Öffentlichkeit bestimmte Berichte über seine Forschungstätigkeit heraus. Der betreffende Bericht über die hier in Rede stehende Facharbeit geben wir nachfolgend ungekürzt wieder, für weitere Infomationen gibt das AWI seine E-Mail Adresse medien@awi.de an:

AWI-Pressemitteilung vom 26.10.220

Eis- und Warmzeiten in unregelmäßigem Wechsel

Im Laufe der jüngeren Erdgeschichte der letzten 2,6 Millionen Jahre haben sich Eis- und Warmzeiten immer wieder abgewechselt. Dabei gab es wechselnde Phasen, in denen beide entweder regelmäßig oder unregelmäßig aufeinander folgten. Der AWI-Forscher Peter Köhler hat jetzt herausgefunden, dass unregelmäßige Wechsel offenbar häufiger auftraten, als bislang vermutet. Seine Arbeit trägt dazu bei, die grundlegenden Klimaänderungen der Erde besser zu verstehen.

Wer die Rolle des Menschen bei der Entwicklung des heutigen Klimas verstehen will, muss weit zurückblicken, denn Klimawandel hat es schon immer gegeben – allerdings auf ganz anderen Zeiträumen als der vom Menschen verursachte Klimawandel, der vor allem auf dem Verbrauch fossiler Brennstoffe in den letzten 200 Jahren beruht. Ohne den Menschen wechseln sich Eis- und Warmzeiten seit Millionen von Jahren über zigtausende von Jahren ab, vor allem durch die schräg stehende Erdachse. Deren Winkel verändert sich regelmäßig mit einer Periodizität von 41.000 Jahre um wenige Grad. Dadurch verändert sich auch der Winkel, in dem die Sonnenstrahlen auf die Erde treffen – und somit die Energie, die insbesondere im Sommer in den hohen Breiten auf den Globus trifft. Allerdings gibt es starke Hinweise darauf, dass im Laufe der letzten 2,6 Millionen Jahre immer wieder einmal Warmzeiten übersprungen wurden. Die Nordhalbkugel – insbesondere Nordamerika – blieb länger vereist, obwohl sich der Winkel der Erdachse derart änderte, dass wieder mehr Sonnenenergie im Sommer die Erde erreichte und die Landeismassen hätten schmelzen müssen. Die Schrägstellung der Erdachse kann also nicht der alleinige Grund für den Wechsel von Eis- und Warmzeiten sein.

Um das Rätsel zu lösen, wollen Klimaforscher genauer klären, wann in der Erdgeschichte Unregelmäßigkeiten auftraten. Zusammen mit Kollegen von der Universität Utrecht hat der Physiker Peter Köhler vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) jetzt einen wichtigen Beitrag dazu geleistet, die Abfolge von Eis- und Warmzeiten während der vergangenen 2,6 Millionen Jahre besser nachzuvollziehen. Bisher ging die Fachwelt davon aus, dass vor allem während der letzten 1,0 Millionen Jahre Eis- und Warmzeiten vom typischen 41.000-Jahre-Rhythmus abwichen, Warmzeiten übersprungen wurden und die Eiszeiten daher 80.0000 oder gar 120.000 Jahre dauerten. „Für den Zeitraum zwischen 2,6 und 1,0 Millionen Jahren ging man eher von einer regelmäßigen Abfolge im Rhythmus von rund 41.000-Jahren aus“, sagt Peter Köhler. Wie seine Arbeit zeigt, die jetzt im Fachjournal Nature Communications erschienen ist, traten aber auch zwischen 2,6 und 1,0 Millionen Jahren immer wieder Unregelmäßigkeiten auf.

Die Arbeit von Peter Köhler ist deshalb interessant, weil er dafür einen altbekannten Datensatz neu ausgewertet hat, mit dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schon seit vielen Jahren arbeiten – dem LR04-Klimadatensatz. Doch kommt er jetzt zu ganz anderen Ergebnissen. Bei diesem Datensatz handelt es sich um eine weltweite Auswertung von Bohrkernen aus Millionen Jahre alten Tiefseesedimenten. Der Datensatz enthält Messwerte aus den uralten Hartschalen mikroskopisch kleiner, einzelliger Meeresbewohner – den Foraminiferen, die sich am Meeresboden abgelagert haben. Foraminiferen bauen in ihren Kalkschalen Sauerstoff aus dem Meerwasser ein. Im Meerwasser aber schwankt im Laufe von Jahrtausenden der Gehalt bestimmter Sauerstoff-Isotope – von Sauerstoffatomen, die sich in der Zahl ihrer Neutronen und damit ihrem Gewicht unterscheiden.

18O verrät, wie die Welt aussah

Der Datensatz LR04 enthält Messwerte des Verhältnisses des schweren Sauerstoff-Isotops 18O zum leichteren 16O. Die Einlagerung dieses 18O/16O Verhältnisses in den Foraminiferen ist von der Wassertemperatur abhängig. Doch gibt es noch einen zweiten Effekt, der dazu führt, dass man in den Schalen der Foraminiferen während Eiszeiten relativ viel 18O findet: Wenn im Laufe einer Eiszeit Unmengen von Schnee auf Land herabschneien und damit dicke Landeisschilde wachsen, sinkt der Meeresspiegel – im untersuchten Zeitraum während der Eiszeiten um bis zu 120 m. Da 18O schwerer als 16O ist, verdunsten Wassermoleküle mit diesen schweren Isotopen weniger stark als Moleküle, die das leichtere Sauerstoff-Isotop enthalten. Somit bleibt verhältnismäßig mehr 18O im Meer zurück und der 18O-Gehalt in den Hartschalen der Foraminiferen steigt automatisch an. „Wenn man den LR04-Datensatz direkt nutzt, vermischt man folglich zwei Effekte – den Einfluss der Meerestemperatur und den Einfluss des Landeises beziehungsweise des sinkenden Meeresspiegels“, sagt Peter Köhler. „Aussagen über den Verlauf der Eiszeiten werden damit unsicher.“ Und noch etwas komme hinzu: Den Verlauf von Eiszeiten machen Klimaforscher vor allem an der Vereisung der Nordhalbkugel fest. Anhand des 18O-Werts aber kann man nicht unterscheiden, ob eine prähistorische Vereisung auf der Nordhalbkugel oder eher in der Antarktis stattgefunden hat.

Computermodell trennt die Einflussgrößen

Deshalb hat das Team um Peter Köhler den LR04-Datensatz jetzt ganz anders ausgewertet. Die LR04-Daten wurden in ein Computermodell eingegeben, das das Wachsen und Abschmelzen der großen Eisschilde auf den Kontinenten berechnen kann. Das Interessante daran: Das Modell ist in der Lage, den Einfluss der Temperatur und des sinkenden Meeresspiegels auf die 18O-Konzentration voneinander zu trennen. Außerdem kann es sehr genau analysieren, wann und wo Schnee fällt und die Landeisschilde wachsen – eher auf der Nordhalbkugel oder in der Antarktis. „Eine solche Trennung von Einflussgrößen nennen Mathematiker Dekonvolution oder auch Entfaltung“, sagt Peter Köhler. „Unser Modell ist dazu in der Lage.“ Im Ergebnis zeigt es, dass die Abfolge von Eis- und Warmzeiten bereits im Zeitraum von 2,6 bis 1,0 Millionen Jahren unregelmäßig war; eine Erkenntnis, die in den kommenden Jahren sehr wichtig werden könnte. Denn in dem laufenden großen EU-Projekt „BE-OIC Beyond EPICA Oldest Ice Core“ wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jetzt tiefer denn je in das Eis der Antarktis bohren. Mit der bislang ältesten zurückreichenden Bohrung „EPICA“ sind sie nur rund 800.000 Jahre in die Vergangenheit gereist. Das uralte Eis gibt unter anderem darüber Aufschluss, wie viel Kohlendioxid die Erdatmosphäre damals enthielt. Mit „Beyond EPICA“ soll es nun rund 1,5 Millionen Jahre in die Vergangenheit gehen. Kombiniert man dann die Kohlendioxid-Messwerte mit den Analysen von Peter Köhler, kann man Hinweise darauf gewinnen, wie beides zusammenhängt – die Schwankungen in der Abfolge der Eiszeiten und der Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre. Und das ist wichtig, um zu verstehen, wie Treibhausgase und eiszeitliche Klimaänderungen grundlegend zusammenhängen.

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Redaktionelle Anmerkung EIKE:

Der Autor erlaubt sich, auf das eiszeitliche in „eiszeitliche Klimaänderungen“ im letzten Satz des AWI-Berichts hinzuweisen, um journalistischen Missverständnissen oder Enttäuschungen vorzubeugen.

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16 Kommentare

  1. Freut mich, daß wenigstens das AWI noch vernünftige Forschung macht.

    Zufall, daß es sich dem „Klima-Konsortium“ nicht angeschlossen hat?

     

  2. „Bei diesem Datensatz handelt es sich um eine weltweite Auswertung von Bohrkernen aus Millionen Jahre alten Tiefseesedimenten.“

    Herr Prof. Lüdecke, sind diese Tiefsee-Bohrkerne jetzt vom AWI erstmals ausgewertet worden, oder gibt es die schon länger?

    Außerdem interessiert mich ein Vergleich mit dem bekannten Vostok-Eisbohrkern aus der Antarktis, den Sie in Ihrem Buch besprochen haben: Welcher ist älter, der aus der Antarktis, oder die hier besprochenen Tiefseebohrkerne?

    Und stimmen die Ergebnisse bzgl. der Verläufe von CO2-Gehalt und Temperaturen der Atmosphäre überein?

    Leider bin ich nicht so gut eingelesen in die einschlägige Literatur wie Sie, daher überfordern mich die Originalarbeiten. Ich würde ich mich sehr freuen, wenn Sie die Zeit für kurze Antworten auf meine drei Fragen finden würden.

     

     

     

     

  3. „Wer die Rolle des Menschen bei der Entwicklung des heutigen Klimas verstehen will, muss weit zurückblicken, denn Klimawandel hat es schon immer gegeben – allerdings auf ganz anderen Zeiträumen als der vom Menschen verursachte Klimawandel, der vor allem auf dem Verbrauch fossiler Brennstoffe in den letzten 200 Jahren beruht.“

     

    Ja ne, ist klar:

    Die AGW-Mafia ist wieder am wirken.

    Der Rest besteht aus Vermutungen, getarnt in das Kleid von „Modellen“

    Nein, danke!

  4. Man hat also vorhandene Daten anders bewertet und kommt zu anderen Schlüssen. Soweit so gut. Entscheidende Zusammenhänge werden trotzdem verschwiegen.

    1.  Wenn man im Datensatz LR04  das Verhältnis zwischen 18O und 16O dokumentiert hat, dann heißt es erstmal nur eins: Man kennt das Verhältnis beider Isotope, nicht mehr und nicht weniger. Was man daraus schließt in Bezug auf der Erdgeschichte mag eine Grundlage haben, ist aber letztendlich eine Vermutung. Da kein Mensch die Temperatur der letzten 3 Mio Jahren gemessen und aufgezeichnet hat, handelt es sich immer um Schätzungen. Je weiter die Periode zurück liegt, je größer sind die Fehlertoleranzen, immer.

    2. Die Milankovic-Zyklen beschreiben nur den Wechsel zwischen Glacialen und Interglacialen innerhalb EINER Eiszeit, in der wir uns immer noch befinden. Die meiste Zeit der Erdgeschichte war es deutlich wärmer mit eisfreien Polen. Eiszeiten treten periodisch auf in Abständen von ca. 250-300 Mio Jahren auf, so vor 640, 460, 350 Mio Jahren. Die aktuelle Eiszeit dauert schon 35 Mio Jahre. Wenn es also wärmer werden sollte, könnte es schlicht sein, dass die aktuelle Eiszeit einfach zu Ende geht, wie alle andere Eiszeiten davor. Warum aller 250-300 Mio Jahre es für 5-100 Mio Jahre deutlich kälter wird und die Pole Eispanzer zulegen, gibt es nicht die geringste Erklärung, nicht mal ansatzweise.

     

    Wenn wir die großen Schwankungen nicht verstehen, dann ist es nur zutiefst albern, irgendwelche Modelle über die kleinen Schwankungen zu entwickeln und zu behaupten, man kann den Wetterdurschnitt in 100 Jahren vorhersagen.

    Wenn die Natur beschließt, dass morgen wieder ein Glacial beginnt, dann wird es 10 Grad kälter, wenn die Natur beschließt, dass morgen die Eiszeit endgültig zu Ende ist, dann wird es 6 Grad wärmer. Und der kleine Homo Sapiens mit seinen CO2-Autos und albernen Klima-Simulationen kann nur das Thermometer ablesen, mehr nicht.

    • Sehr geehrter Herr Georgiev,  Sie sagen es: die Hybris treibt uns voran. Gottgleich vernichtet Menschlein das „Klima“ oder rettet es. Dabei helfen uns lt. AWI exakte Modelle, Computersimulationen, die selbstverständlich ganz exakt die Eisbedeckung „auf den Kontinenten“  (in kleinerer Münze zahlen wir nicht, wollen aber auch so bezahlt werden!) berechnen können – sicherlich nach der AWI-Devise: das Eis leidet. Demnächst braucht es Psychotherapie.

      • Das Eis leidet nicht! Gemäß einem auf der Nordpolarexpedition mitreisendem Wissenschaftler „stirbt“ es!
        Beim Tagesschau-Publikum kommt der Kerl sicher gut an, also bei der überwiegenden Masse! Aber was halten denn die EIKElianer von dem Dumpfi?

        • Genau, Herr Friedrichs, stirbt, das war es.  Aber vorher, das können Sie mir glauben, leidet es. Gerade das Eis in der Arktis hat halt keinen leichten Tod, sondern einen menschgemachten, und der ist natürlich viel unangenehmer als der natürliche … oder so oder irgendwie auch anders …

          Jedenfalls ist das mediengerechter Dummschwatz oder spezifische AWI-Lyrik. Die sollten eine Abteilung für Poetik in den Naturwissenschaften gründen – Aspiranten dafür haben sie offenbar genügend.

    • @Peter Georgiev: Danke für den hilfreichen Überblick!

      Eigentlich schien es doch geklärt, dass bei den letzten Zwischeneiszeiten und Vereisungsphasen das CO2 den Temperaturänderungen folgt. Und jetzt:

      „Und das ist wichtig, um zu verstehen, wie Treibhausgase und eiszeitliche Klimaänderungen grundlegend zusammenhängen.“

      Das klingt so, als wolle man dem IPCC den alten Wunsch erfüllen, dass es die CO2-Änderungen waren, die Temperaturänderungen nach sich zogen.

      Allerdings übersteigt die Originalveröffentlichung, zumindest beim ersten Überfliegen, ganz klar meinen Horizont.

  5. Wichtiger ist, die Warm- und Kaltzeiten der letzten 12000 Jahre zu analysieren. Etwa alle 1000 Jahre haben, hatten wir Warmzeiten, die meisten waren wärmer, z.T. 3 °C . Mit dem CO2 kann es nichts zu tun haben, denn immer, bis auf diese WZ, lag der CO2 Anteil unter 280 ppm. Der Anstieg der Temperatur ab 1860 fällt zusammen mit einer nach 1000 Jahren fälligen Warmzeit, die trotz steigendem CO2, zum Stillstand kommen wird. Das CO2 kann nicht die Ursache sein. Eine Korrelation von Temperatur und CO2, ist im Holozän nicht erkennbar.

  6. Bravo Prof. Lüdecke,

    wir kommen nur zu sinnvollen Erkenntnissen, wenn wir endlich den Jahrmilliarden vorhandenen Klimawandeln von der Thematik der Wirkungen der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen trennen.

     

    Wir müssen uns vor den Folgen des Klimawandels schützen. Und wir müssen endlich damit anfangen den Globus nicht mehr mit unserem exponentiell wachsenden Abfall zu vermüllen. Dazu gehört auch CO2 aber auf einer Prioritätenliste zusammen mit den Verschmutzung der Meere, Versiegelung der Landflächen, resistenten Keimen, Artensterben und vielem anderem, was die Lebensgrundlage des Biotops Erde und damit die Menschen aufs Höchste gefährdet.

  7. „…allerdings auf ganz anderen Zeiträumen als der vom Menschen verursachte Klimawandel, der vor allem auf dem Verbrauch fossiler Brennstoffe in den letzten 200 Jahren beruht.“

    Also doch?

    • @ Günter Dehren :

      Ihr Fehler ist, dass Sie sich nur Sätze heraussuchen, bei denen Sie widersprechen können. Intelligenter wäre es, den Artikel genauer zu lesen aber scheinbar interessiert Sie eine umfassendere Analyse der Ursache von Eiszeiten nicht !

      • @ Dr. Denzer

        Wenn ich in einem Artikel so etwas lese, habe ich normalerweise genug gelesen. Zumal der Autor am Ende des Artikels ausgesprochen nochmal auf die CO2 Problematik im Zusammenhang mit den Eiszeiten eingeht. Daraus irgendwelche Rückschlüsse auf heute zu ziehen ist absurd.

    •  
      Dieser Satz ist mir auch aufgefallen! Offensichtlich haben die Macher dieses Portals unterschiedliche Überzeugungen über die Wirksamkeit von CO2 auf den Klimawandel!
      Das ist gut zu wissen!

      Normal
      0
      21

  8. „Und das ist wichtig, um zu verstehen, wie Treibhausgase und eiszeitliche Klimaänderungen grundlegend zusammenhängen.“

    Das hört sich für mich so an, als ob man das Märchen von den „bösen“ Treibhausgasen, auf Biegen und Brechen aufrecht erhalten will.

    Es hängt ja auch der eigene Job davon ab.

    Betrachtet man sich die gesamte Erdgeschichte, kann man leicht erkennen, dass es viel längere Zyklen als den 41.000-Jahre-Zyklus gibt. Und welche Überraschung: die längeren -viel stärker ausgeprägten- Zyklen überlagern die kürzeren Zyklen.

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