Obwohl sich die maximale Annäherung der Nordhalbkugel an Sonne im Rahmen eines natürlichen Zyklus vom September auf den Januar verschoben hat – und die Region damit weniger Strahlungsenergie empfängt –, kühlt sich die Arktis seit 100 Jahren nicht mehr weiter ab, sondern heizt sich überdurchschnittlich schnell auf. Damit kehrte sich in den letzten Jahrzehnten ein Trend um, der vor rund 2000 Jahren einsetzte und bis zum Beginn des letzten Jahrhunderts dauerte. Seit Ende des Zweiten Weltkriegs erwärmt sich die Arktis zügig und intensiv – obwohl sie sich zur Sommersonnwende nun im Durchschnitt rund eine Million Kilometer weiter entfernt von unserem Zentralgestirn befindet als im Jahr Null.

Diesen Wandel führen die Geowissenschaftler um David Schneider vom US-amerikanischen National Center for Atmospheric Research in Boulder auf den Anstieg der Treibhausgase in der Erdatmosphäre zurück, der seit Beginn der Industrialisierung stattgefunden hat. Damit überwiege nun der Einfluss von Kohlendioxid, Methan und anderen Substanzen auf die Erdtemperaturen die Distanzveränderung zur Sonne, so die Forscher. Sie hatten die Sommertemperaturen der Arktis der letzten 2000 Jahre rekonstruiert, indem sie verschiedene Messwerte aus Eisbohrkernen, die Dicke von Baumringen sowie von Sedimentablagerungen in arktischen Seen auswerteten: Längere und wärmere Sommer hinterließen darin ihre Spuren in Form von mächtigeren Lagen aus silikathaltigen Algengehäusen, die während der Vegetationsperiode auf den Grund der Gewässer sanken, oder breiteren Jahresringen. Bislang konnten die Forscher mit ihren Daten nur 400 Jahre zurück in die Vergangenheit blicken.

Mit zunehmender Entfernung von der Sonne – im Zuge eines einmal alle rund 21 000 Jahre dauernden Zyklus – kühlte sich die Arktis pro Jahrhundert um gemittelte 0,02 Grad Celsius pro Jahrhundert ab. Seit 1900 stieg die Temperatur allerdings wieder um 1,2 Grad Celsius, wobei die stärkste Zunahme in den letzten zehn Jahren stattfand: Die Dekade zwischen 1999 und 2008 war die wärmste der letzten 2000 Jahre. Eigentlich hätte sich die Abkühlung fortsetzen müssen, denn die Region erhält seit etwa 8000 Jahren immer weniger Sonnenenergie im Sommer, ein Prozess, der sich noch weitere 4000 Jahre fortsetzt, bis sich der Trend umkehrt. Zur momentan sonnennächsten Zeit herrscht in der Arktis Winter und Polarnacht. Im Sommer hingegen, wenn der Sonnenstand maximal hoch ist, fällt die eingestrahlte Energie geringer aus, weil die Erde weiter entfernt ist.

Dennoch heizt sich die Arktis dreimal so schnell auf wie der Rest des Planeten, weil sich die Erwärmung über verschiedene Rückkopplungseffekte selbst verstärkt: Weniger Schnee und Meereis sorgen dafür, dass mehr dunkler Boden beziehungsweise Ozean zum Vorschein kommen. Sie reflektieren weniger Sonnenstrahlung ins All und speichern diese stattdessen als Wärmeenergie, was das Abtauen und den Temperaturanstieg zunehmend beschleunigen.

Neben der Erdumlaufbahn und der Menge an Treibhausgasen in der Atmosphäre spielt für unser Klima auch die Stellung der Erdachse eine Rolle, die so genannte Schiefe der Ekliptik. Durch die Veränderung der Schiefe der Ekliptik im Laufe der Zeit (sie schwankt in einem Rhythmus von 40 000 Jahren zwischen 22 und 24,5 Grad) verändert sich die Lage der Polar- und Wendekreise und damit auch die Länge der einzelnen Jahreszeiten. Je stärker die Ekliptikschiefe, desto ausgeprägter werden die Jahreszeiten – und damit die jeweiligen Winter kälter, was zusammen mit weiteren astronomischen Veränderungen letztlich Eiszeiten auslösen kann. (dl)