Globale Erwärmung – das Pliozän hält einige Lehren für uns bereit

Vor drei Millionen Jahren herrschte auf der Erde ein so warmes Klima, dass eine bewaldete Hocharktis entstehen konnte, in der große Säugetiere beheimatet waren. Schmelzende Eisberge, steigende Meeresspiegel und eine Kohlendioxid-Konzentration von 400 Teilen pro Million – wenn dieses Szenario vertraut klingt, willkommen im Pliozän.

Das Pliozän, das vor 5,3 Millionen Jahren begann und vor 2,6 Millionen Jahren endete, ist für viele Forscher der beste Anhaltspunkt für unser Verständnis der gegenwärtigen Erderwärmung. In jener Zeit war die atmosphärische CO2-Konzentration letztmalig ähnlich hoch wie heute und führte zu einer Wärmerückstrahlung und einem Anstieg der globalen Temperaturen über das gegenwärtige Niveau hinaus. Erst durch ein tiefgreifenderes Verständnis der Reaktion der Eisschilde auf die globale Erwärmung sind genauere Prognosen darüber möglich, in welchem Bereich künftig mit Meeresspiegeländerungen zu rechnen ist.

Wir leben in einer Zeit der Ungewissheit, wenn es darum geht, die Folgen des Klimawandels und der globalen Erwärmung abzuschätzen. Umso relevanter ist für die Wissenschaft jede Lehre, die wir aus der Vergangenheit ziehen können. Die EU-Finanzhilfe im Rahmen des Forschungsstipendiums PLIOTRANS trägt dazu bei, ein umfassenderes Verständnis darüber zu erhalten, wie die Eisschilde auf die Klimaerwärmung reagieren.

Im Hinblick auf Eisschilde gibt es keine Universalantwort

Eine neue Studie einer Gruppe von Forschern, darunter auch Forschungsstipendiaten im Rahmen von PLIOTRANS, widmete sich der Frage, wie der Planet auf die Erderwärmung im Pliozän reagierte. In ihrem kürzlich veröffentlichten Forschungsbericht wurde erstmals die transiente Natur von Eisschilden und Meeresspiegeln im Spätpliozän thematisiert. Die Forscher zeigten, dass die Eisschilde in Grönland und in der Antarktis auf die Erderwärmung im Pliozän unterschiedlich reagiert haben könnten, sodass die Schmelze zu verschiedenen Zeitpunkten einsetzte.

Die transienten Eisschild-Prognosen der Forschergruppe wurden anhand mehrerer Klimaschnappschüsse simuliert, die aus einem Klimamodell auf der Grundlage von Randbedingungen des Spätpliozän abgeleitet wurden, wobei die unterschiedlichen Orbitalsteuerungsszenarien zwei marinen Isotopenstufen (MIS) entsprachen: KM5c (vor 3 226 bis 3 184 Millionen Jahren) und K1 (vor 3 082 bis 3 038 Millionen Jahren).

Ihre Erkenntnisse bestätigen die Modellergebnisse früherer Studien, die darauf hinwiesen, dass die Temperaturmaxima in den Interglazialstadien MIS KM5c und K1 nicht weltweit synchron verliefen: Es traten Intensitätsschwankungen in verschiedenen Regionen auf.

Dies verdeutlicht hinsichtlich der Modellierung die möglichen Tücken, die mit der Angleichung der Maxima von aus Proxydaten abgeleiteten Temperaturen in geografisch verschiedenen Datengebieten einhergehen. Eine Einzelsimulation mit einem Klimamodell für ein interglaziales Ereignis ist unzureichend, um eine Veränderung der Temperaturmaxima in allen Regionen zu erfassen.

Das Team erklärt: „Wir stellen hiermit einen ersten Schritt auf dem Weg zu einem vollständig gekoppelten System von Eisvolumen und Klimavariabilität über das gesamte Spätpliozän vor … Die hier vorgestellten Modellsimulationen sind ein Versuch, die transiente Reaktion von Klima und Eisvolumen auf Orbitalvariationen zu erfassen.“

Die Form der Erdbahn, der Neigungswinkel der Erdachse und die Eigenschwingung der Erde sind gleichermaßen beeinflussende Faktoren

Das episodische Auftreten der glazialen und interglazialen Perioden während des derzeitigen Eiszeitalters (seit einigen Millionen Jahren) ist primär auf zyklische Veränderungen der Erdumlaufbahn zurückzuführen. Die Studie ergab: Wenn die zyklische Veränderung, die man als Präzessionsschwankung bezeichnet, stark ausfällt, ist Vorsicht geboten, was die direkte Ableitung des Eisschildverhaltens aus Sauerstoff-Isotopenverhältnissen des Pliozän betrifft.

Die Simulationen der Forscher deuten darauf hin, dass eine asynchrone Reaktion von Eisschilden in Verbindung mit der transienten Modellierung der Forscher in der Tat ein Schlüsselfaktor ist, um die Meeresspiegelentwicklung auf der orbitalen Zeitskala für ein wärmeres Klima als unser gegenwärtiges zu prognostizieren.

Das Forschungsstipendium PLIOTRANS (PLIOcene TRANSient Climate Modelling: Towards a global consensus between ice volume, temperature and relative sea level for the Late Pliocene) endete im vergangenen Jahr. Es verfolgte das Ziel, die Unsicherheiten im Zusammenhang mit Zukunftsprognosen zu Meeresspiegeländerungen zu verringern.

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