Das Klima auf der Erde ist nicht unveränderlich. Seit über 2,5 Millionen Jahren schwankt das globale Klima zwischen seltsam langen Eiszeiten und kurzen Zwischeneiszeiten. Zurzeit befinden wir uns übrigens in einer Zwischeneiszeit. Selbst in der kurzen Zeitspanne, in der die moderne Menschheit existiert, hat das Klima heftig geschwankt. Die letzte Klimaschwankung war die so genannte Kleine Eiszeit im Mittelalter, in der die Menschen massenhaft an Kälte und Hunger starben. Aber das war keine Eiszeit, sondern eine Klimaschwankung, die möglicherweise durch Vulkanismus verursacht wurde.
Auf dem Höhepunkt der echten Eiszeit – dem so genannten letzten glazialen Maximum vor etwa 20.000 Jahren – bedeckten Eisschilde große Teile der nördlichen Hemisphäre. Wir wissen auch, dass der Beginn des Rückzugs der Gletscher von Ort zu Ort unterschiedlich war; es scheint, dass sich das Eis in Sibirien vor etwa 17 500 Jahren zurückzuziehen begann, während die extreme Kälte in Westeuropa noch Tausende von Jahren länger anhielt.
Aber wenn man das letzte glaziale Maximum als festen Punkt nimmt, wie kalt war es dann? Jetzt hat ein Team unter der Leitung der Universität von Arizona die Antwort gefunden, die die Wissenschaft die ganze Zeit verblüfft hat. Also: Vor etwa 20.000 Jahren, als das letzte glaziale Maximum seinen Höhepunkt erreichte und dickfellige Megafauna die verschneiten Länder durchstreifte, war die globale Durchschnittstemperatur 6 Grad Celsius kühler als heute, schätzt das Team um die außerordentliche Professorin Jessica E. Tierney von der University of Arizona, Tucson, in einem Bericht in Nature vom Mittwoch.
Anmerkung: Das ist der globale Durchschnitt – einige Orte waren während des letzten glazialen Maximums viel kälter und andere schön und warm. Im Gegensatz zu den rätselhaften Schneeball-Erden (oder Slushball-Erden, wie manche behaupten) vor Hunderten von Millionen Jahren war während der jüngsten Eiszeiten nicht der gesamte Planet in Eis gehüllt. Wäre dies der Fall gewesen, wären wir ausgestorben. Während der letzten Eiszeit waren etwa die Hälfte von Nordamerika, Europa und Südamerika sowie Teile Asiens mit Eis bedeckt.
„In Nordamerika und Europa waren die nördlichsten Teile mit Eis bedeckt und extrem kalt“, sagte Tierney – aber oben in der Arktis war die Abkühlung viel intensiver: etwa 14 Grad Celsius (25 Grad Fahrenheit) kälter als jetzt. Apropos „jetzt“: Das Tempo der Erwärmung in der Arktis ist mindestens doppelt so hoch wie im Rest der Welt. Die Temperaturen in Nordsibirien haben in diesem Sommer an manchen Tagen die in Tel Aviv übertroffen.
Das Fazit: Die durchschnittliche globale Temperatur vor 20.000 Jahren betrug etwa 8 Grad Celsius (46 Grad Fahrenheit), verglichen mit 14 Grad Celsius heute, schätzt das Team.
Wenn Sie angesichts eines Unterschieds von sechs Grad mit den Schultern zucken, bedenken Sie, dass die globale Erwärmung seit Beginn der Industrialisierung im Durchschnitt etwa 1 Grad Celsius beträgt. Und siehe da: Das Wetter spielt weltweit verrückt, die Stürme sind heftiger und unberechenbarer, und in mehreren Regionen – einschließlich Teilen des Nahen Ostens – wird der Hitzeindex (Kombination aus Hitze und Feuchtigkeit) bereits unerträglich. Ja, es ist in kleinen Gebieten und nicht für lange, aber das Gebiet wird sich ausweiten und die Dauer wird sich verlängern – und Klimaanlagen gehören nicht zur conditio sine qua non.
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Dustbowl Earth
Zurück in der Eiszeit war der Planet nicht nur deutlich kälter. Die Atmosphäre war 20- bis 25-mal staubiger als heute. Der Staub in der Luft wirkte sich übrigens auch auf die globalen Temperaturen aus und musste in die Berechnung mit einbezogen werden – letztlich, um abzuschätzen, welche Rolle Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan bei den klimatischen Veränderungen spielten.
Eine bahnbrechende Arbeit, die 2016 in Geoscience veröffentlicht wurde, befasste sich mit der Modulation und dem Rhythmus von Eiszeiten und Interglazialen während des späten Pleistozäns, denn die Standardtheorie über die langfristigen Zyklen der Erde, wie die Milankovitch-Rezessionstheorie (periodische Änderungen des Winkels der Erde gegenüber der Sonne), kann nicht erklären, warum Eiszeiten so lange dauerten.
Die Eiszeiten wurden durch ein Rückkopplungssystem aus Kohlendioxid, Staub und Albedo – der Reflexion der Sonnenstrahlung von der Erdoberfläche – verlängert. Während der Eiszeiten reflektierten die nördlichen Eisschilde die Sonnenstrahlen stark, wodurch die globalen Temperaturen und auch die CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre sanken.
Während des letzten glazialen Maximums betrug der CO2-Gehalt in der Atmosphäre etwa 180 Teile pro Million (ppm). Im Laufe der Jahrtausende stieg die CO2-Konzentration in der Luft und in den Ozeanen wieder an und erreichte schließlich eine kritische Schwelle von etwa 200 ppm, die die Sonneneinstrahlung abfing.
In der Zwischenzeit war der Meeresspiegel niedrig, weil das Eis das Wasser zurückhielt; das und das eingeschränkte Pflanzenleben führten zu Erosion auf dem Land.
Als Folge davon füllte sich der Himmel mit Staub, der theoretisch das Sonnenlicht blockieren könnte, wie es Vulkanasche tut – aber er landete auch auf den großen Eisschollen. Ein verschmutzter Gletscher absorbiert mehr Strahlung und reflektiert weniger. Letztlich würden diese Phänomene in Verbindung mit den Zyklen der Erde zu einer massiven Eisschmelze führen, und schon wäre man in einer weiteren Zwischeneiszeit.
Wenn sich das Kohlendioxid verdoppelt
Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre lag während der letzten Eiszeit bei etwa 180 ppm, was sehr niedrig ist. Vor der industriellen Revolution lag der CO2-Gehalt bei 280 ppm.
Wo stehen wir jetzt? Unser CO2-Gehalt liegt bei mehr als 415 ppm und unsere Luft ist schmutzig. Die letzten Überreste der großen Eiszeit schmelzen schnell – der grönländische Eisschild wurde für immer verloren erklärt – und wir absorbieren Sonnenstrahlung wie nie zuvor.
Tierney und das Team stellen fest, dass es in der Eiszeit keine Thermometer gab, also entwickelten sie Modelle, um Daten aus fossilem Meeresplankton in Meeresoberflächentemperaturen zu übersetzen. Anschließend kombinierten sie die fossilen Daten mit Klimamodellsimulationen des letzten glazialen Maximums unter Verwendung von Datenassimilierung, wie sie bei der Wettervorhersage verwendet wird. Wir alle wissen, dass Wettervorhersagen eine zweifelhafte Angelegenheit sind, aber das gilt nur für den Bereich von Stunden und Tagen. Dieses Projekt ist viel breiter angelegt.
So: Tierney und sein Team gehen davon aus, dass bei jeder Verdoppelung des atmosphärischen Kohlenstoffs die globale Durchschnittstemperatur um 3,4 Grad Celsius (6,1 Grad Fahrenheit) ansteigen wird – etwa in der Mitte der Spanne, die von den Klimamodellen der neuesten Generation vorhergesagt wird (1,8 bis 5,6 Grad Celsius). Wo wird dies am stärksten zu spüren sein? Die Arktis.
„Die Klimamodelle sagen voraus, dass sich die hohen Breiten schneller erwärmen werden als die niedrigen Breiten“, sagt Tierney: Die künftigen Klimaprojektionen sehen eine sehr warme Arktis vor, das Gegenteil von dem, was dort in Eiszeiten passiert.
Wie wahrscheinlich ist es, dass wir diese globale Erwärmung aufhalten können, bevor noch mehr Teile der Welt unerträglich heiß werden, selbst für kurze Zeiträume? „Das Pariser Abkommen wollte die globale Erwärmung auf nicht mehr als 1,5 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau begrenzen, aber bei dem derzeitigen Anstieg des Kohlendioxidgehalts wäre es äußerst schwierig, eine Erwärmung von mehr als 2 Grad Celsius zu vermeiden“, warnt Tierney. Wir wissen, dass der Planet heftig auf einen Anstieg des CO2-Gehalts reagiert, aber wir erhöhen den CO2-Gehalt immer noch jede Minute am Tag. Der Ausbruch des Coronavirus war ein Ausrutscher, keine Trendwende.
Das nächste Ziel ihres Teams? Abzuschätzen, wie heiß die Erde während der Zwischeneiszeiten wurde und wie sie auf das extreme CO2 reagierte. Das wissen wir eigentlich noch nicht.