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Paläoklimatologie: Heizungsausfall

Der ganze Planet taute auf und spürte den warmen Hauch des Klimawandels. Der ganze Planet? Nein, Grönland widersetzte sich dem globalen Wandel und blieb vorerst unterkühlt und gefroren. Was war geschehen?
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Die Erde vor etwa 18 000 Jahren: Riesige Gletscher bedecken weite Teile der Nordhalbkugel, Kanada, Sibirien oder Nordeuropa liegen unter dutzende Meter mächtigen Eispaketen – von den weißen Flächen der Antarktis ganz zu schweigen. Aus den Alpen, den Rocky Mountains und Anden oder dem Himalaja strecken sich lange Eiszungen ins Vorland, und selbst in den Tropen wachsen weiße Riesen unter der sonst so sengenden Äquatorsonne heran und umhüllen die Gipfel Neuguineas oder Ostafrikas.

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Seitenmoränen | Seitenmoränen ehemaliger Gletscher am Lake Pukaki in den neuseeländischen Südalpen mit Blick auf den Mount Cook: Jeder Wall markiert eine vergangene Kälteperiode, in der die Gletscher Material an ihren Seiten und ihrer Front ablagern. Wenn sie schmelzen, hinterlassen sie diese Gesteinshaufen an Ort und Stelle.
Dann der Umschwung: Die Kontinente tauen auf, die Gletscher schrumpfen, das Eis zieht sich stetig zurück – die heutige Warmzeit hatte begonnen. Auf der ganzen Welt hinterließ das Tauwetter vor etwa 17 500 Jahren seine Spuren, denn auf ihrem Rückzug lagerten die Gletscher all ihre Gesteinsfrachten ab, die sie zuvor unermüdlich aus den Gebirgen abgetragen oder vom Untergrund abgeschoben haben. An jedem Ort, an dem sie während des Jahrhunderte langen Schmelzprozesses etwas länger verweilten, häuften sie die wallartigen so genannten Endmoränen auf, während Seitenmoränen ihre Flanken begleiteten und Geröllfelder den Boden bedeckten.

Und selbst dort, wo das Eis diese turbulenten Zeiten überdauerte wie in der Antarktis oder auf Grönland, zeichnete sich der Klimawandel durch die veränderte Zusammensetzung der atmosphärischen Gase in den Luftbläschen des Eises deutlich ab. Oder etwa doch nicht? Denn während sich die Erwärmung in den gewandelten Isotopenverhältnissen etwa von Sauerstoff in der Antarktis bereits früh deutlich abzeichnet, hinkt ihr nördliches Pendant diesbezüglich um zweieinhalbtausend Jahre hinterher.

Dieses Paradoxon auf der einen Seite und die vielen Hinweise auf ein ansonsten global gleichzeitiges Auftauen auf der anderen, boten nun Wissenschaftlern um Joerg Schaefer vom Lamont-Doherty Earth Observatory genügend Stoff, um den Zeitpunkt des Klimaumschwungs neu unter die Lupe zu nehmen. Wann jeweils ein bestimmtes Gebiet vom Eis frei gegeben wurde, bestimmten die Forscher mit Beryllium-10. Dieses Isotop entsteht an der Gesteinsoberfläche erst dann, wenn diese der kosmischen Strahlung ausgesetzt wird – in einer bekannten Geschwindigkeit, sodass die jeweilige Menge Rückschlüsse auf die vergangene Zeit gibt.

Jene chemische Uhr begann in den Blue Mountains von Australien vor durchschnittlich 16 800 Jahren zu ticken, in Patagonien und Neuseeland vor 17 400 sowie im chilenischen Seenland teilweise sogar schon vor 17 900 Jahren. Ähnlich sehen die Verhältnisse auf der Nordhalbkugel aus, wo ihr Zähler frühestens in der Sierra Nevada Kaliforniens vor 178 00 und spätestens im Yellowstone vor 16 300 Jahren einsetzte – die Daten für Europa, Bolivien, Peru und Tibet liegen jeweils genau dazwischen.

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Glaziale Serie | Wenn Gletscher verschwinden – wie hier in den Südalpen Neuseelands während der letzten 150 Jahre –, erscheint die so genannte glaziale Serie: eine typische Abfolge von Strukturen. Neben Schotterflächen sieht man hier die End- und Seitenmoränen, den Zungenbeckensee und die kuppige Grundmoränenlandschaft, über der die Gletscher einst lagen.
In der Antarktis startet eine relative Erwärmung ebenfalls zu dieser Zeit. Neben den Sauerstoffisotopen belegen dies die steigenden Konzentrationen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid in den Lufteinschlüssen von Bohrkernen, die in den letzten Jahren aus dem Eis des Südpols gezogen wurden. Und schließlich hinterließ die Erwärmung auch im Meer diverse Kennzeichen: Winzig kleine, einzellige Lebewesen namens Foraminiferen lagerten in ihren kalkigen Gehäusen in der Folge ebenfalls jeweils andere Mengen der beiden Sauerstoffisotope 16 und 18 als zuvor ein.

Während jetzt weltweit vor allem die steigenden Sommertemperaturen den Gletschern und Treibeisflächen zusetzten und sie zunehmend zurückdrängten, verharrten Grönland und weite Teile des nördlichen Atlantiks aber weiterhin in der eiszeitlichen Kältestarre. Eisbohrkerne oder Sedimentlagen offenbaren weiterhin weit gehend konstante Bedingungen.

Was aber führte zu dieser im globalen Rahmen einmaligen Verzögerung? Schaefer und seine Kollegen haben dazu einen ganz besonderen Verdacht: Die steigenden Temperaturen führten demnach zu einer raschen Auflösung der kontinentalen Eisschilde Amerikas und Nordeuropas, sodass von dort teils gewaltige Eisberge und noch mehr Schmelzwasser den Nordatlantik aufmischten. Sie führten in kürzester Zeit zu einer Aussüßung des Meeres, sodass die so genannte thermohaline Zirkulation im Nordatlantik zusammenbrach – unter anderem nachgewiesen durch Sedimente am Meeresboden.

Mit dieser auf unterschiedlichen Salzkonzentrationen im Wasser basierenden gigantischen Umwälzpumpe versiegte allerdings auch die Zufuhr warmen Wassers aus den tropischen Breiten. Denn die vor Grönland in die Tiefe stürzende Meeresströmung zieht in einer Art Ausgleichsbewegung an der Oberfläche frisches Nass aus dem Süden nach und bringt damit Nordeuropa relativ gemäßigte Verhältnisse.

Vor 17 500 Jahren machte diese gemeinhin oft als Golfstrom bezeichnete Fernheizung allerdings bereits sehr weit im Süden einen großen Bogen und bescherte Grönland wie dem Nordatlantik über Millennien hinweg deutlich unterkühlte Winter: Im Gegensatz zum globalen Trend wuchs das nordpolare Meereis an, was die lokalen Temperaturen winters wie sommers noch zusätzlich in den Keller drückte.

Erst zu Beginn des so genannten Bölling-Zeitalters vor 14 700 Jahren setzte hier ebenfalls eine rapide und deutliche Aufheizung ein: Der Ozean war zu normalen Salzkonzentrationen zurückgekehrt und die thermohaline Zirkulation wieder angesprungen. Endlich begann der Frühling auch im Norden.
09.06.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 09.06.2006

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