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Paläoklima: Erdbahnparameter und Permafrost verursachten Serie von globalen Hitzeschocks

Tauender Permafrost

Forscher aus den USA und China führen eine Serie von drei Temperaturmaxima vor etwa 55 Millionen Jahren auf astronomische Ursachen zurück. Das Team um Rob DeConto von der University of Massachusetts berechnete die Zeitpunkte der Temperaturspitzen im Verhältnis zu den astronomischen Zyklen und stellte fest, dass alle drei Ereignisse mit Zeiten gleichzeitig hoher Achsenneigung und hoher Exzentrizität der Erdbahn zusammenfielen. Unter diesen Bedingungen habe der Permafrost in Arktis und Antarktis binnen Kurzem enorme Mengen Treibhausgase freigesetzt.

In der darauf folgenden Warmzeit hätten neue Torfmoore und stärkere Gesteinsverwitterung wieder Kohlendioxid aus der Atmosphäre gezogen, so dass es wieder kühler wurde. Der in den Torfmooren neu entstandene Permafrost taute dann beim nächsten Zusammentreffen der Orbitalparameter wieder auf. Der Zyklus endete erst, als der langfristige globale Erwärmungstrend verhinderte, dass wieder Permafrost entstand.

Permafrost im frühen Eozän | Die dunkelblauen Bereiche zeigen die von den Forschern errechneten Permafrostgebiete unter den Bedingungen des frühen Eozäns vor etwa 55 Millionen Jahren. Das Modell deutet darauf hin, dass diese Flächen gegenüber Veränderungen der Sonneneinstrahlung sehr empfindlich waren.

Während des Temperaturmaximums an der Paläozän-Eozän-Grenze (Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM) erwärmte sich die Erde binnen weniger tausend Jahre um etwa fünf Grad, die Ozeane versauerten und ganze Ökosysteme verschwanden für immer. Doch diese Temperaturspitze war nur eine von mehreren solcher Extremereignisse, die binnen drei Millionen Jahren in kurzer Abfolge auftraten. Bisher hatten Wissenschaftler vermutet, dass an den Kontinentalhängen jedes Mal Milliarden Tonnen Methanhydrid zerfallen waren und so die drastischen Klimaveränderungen ausgelöst hatten.

Doch der Zusammenhang mit Exzentrizität und Achsneigung deutet nach Ansicht der Forscher darauf hin, dass der eigentliche Auslöser des Klimawandels in hohen Breiten zu suchen ist – dort wirken sich diese beiden Bahnparameter am stärksten aus. Die Permafrostgebiete der Arktis allein hätten jedoch einen solchen Klimawandel nicht auslösen können. Deswegen vermuten die Forscher, dass die Antarktis, die damals noch nicht unter einer Eiskappe lag, weit gehend mit tiefen, kohlenstoffreichen Permafrostböden bedeckt war. Simulationen zeigen tatsächlich, dass Permafrostböden unter den Bedingungen des frühen Eozäns sehr empfindlich auf Veränderungen der Sonneneinstrahlung reagieren können.

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