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Klimageschichte

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Als Klimageschichte der Erde bezeichnet man den Ablauf von Wetter- und Klimageschehnissen in der Vergangenheit. Je nach Betrachtungszeitraum spricht man von wenigen Jahrzehnten oder von mehreren Jahrmilliarden. Genaue und als sichere geltende Messdaten sind nur aus der jüngsten erdgeschichtlichen Vergangenheit (ca. 150 Jahre) verfügbar. Informationen über das Klima der Erde vor diesem Zeitpunkt müssen generell als unsicher eingestuft werden, Informationen die weiter als ca. 10.000 Jahre in die Vergangenheit reichen sind sehr unsicher und teilweise nur Theorien.

Datengewinnung

Ältere Klimaereignisse werden anhand von indirekten Daten bestimmt. Dazu zählen die Dendrologie (Baumringanalyse), Untersuchung von Meeressedimenten, Eisbohrkernen und Korallen, sowie die Auswertung historischer Darstellungen und Chroniken. Weiterhin können an Pflanzenresten Messungen zum Gehalt von Kohlenstoffisotopen durchgeführt werden. An fossilen Schalentieren des Meeres können Sauerstoff-Isotopenverhältnisse bestimmt werden. Das Isotop Beryllium 10 kann zur Bestimmung der früheren Sonneneinstrahlung genutzt werden.


Frühe Klimageschichte

Die Klimageschichte beginnt mit der Entstehung der Erde vor ca. 4,6 Milliarden Jahren. Bei der Entstehung der Erde traten enorme Energien und eine extrem starke Hitze auf der Erdoberfläche auf. So betrug die bodennahe Temperatur bei bzw. kurz nach der Entstehung etwa 180°C. Von damals an dauerte es sehr lange bis sich die Erde abkühlte. Vor 4 Milliarden Jahren unterschritt sie beispielsweise das erste Mal die 100°C Grenze. Das Klima in dieser Zeit war daher neben der enormen Hitze auch sehr trocken. So gab es noch keine Meere, Niederschläge oder sonstiges Wasser auf der Erde. Erst mit der immer fortschreitenden Abkühlung fand Wasserdampf zum ersten Mal in der Geschichte der Erde seinen Kondensationspunkt und bildete Wassertropfen. Diesen Umstand verdanken wir dem einmaligen Abstand, zumindest in unserem Sonnensystem, von Sonne zu Erde. Wäre er kleiner, würde es auf der Erde zu heiß für Leben sein, wäre der Abstand größer, würde jedes Leben erfrieren. Nachdem sich das erste Wasser gebildet hatte, entstand langsam der Wasserkreislauf und damit die Hydrosphäre (alle sichtbaren Gewässer). Die ältesten Anzeichen für Ozeane auf unserer Erde sind in Gesteinen vorhanden, die inzwischen ein Alter von 3,2 Milliarden Jahren erreicht haben. Die Atmosphäre hatte sich jedoch noch nicht entwickelt. Vor 2,6 Milliarden Jahren entstand der erste Sauerstoff und der Wasserdampf band sich fast ganz in Meeren und Seen, womit der Wasserdampf in der Atmosphäre zum Spurengas wurde. Mit dem Wasserdampf verschwand auch ein großer Teil des Kohlendioxid, der sich im Wasser band und sich dort in verschiedene Karbonatverbindungen verwandelte und sich als Sedimente am Meeresboden absetzte. Erst vor 2 Milliarden Jahren hatte der Sauerstoff seine heutige Konzentration in der Atmosphäre erreicht. Dies hing damit zusammen, dass sich in dieser Zeit die Temperatur langsam in ein gewisses Gleichgewicht einpendelte. Damit wurde Leben auf der Erde erst möglich. Diese Veränderung der Klimagaskonzentration und deren Zusammensetzung veränderte ebenso den Strahlungshaushalt unseres Planeten. Normalerweise fängt die Erde tagsüber kurzwellige solare Strahlung (UV) aus dem All auf und gibt sie nachts als langwellige Wärmestrahlung (Infrarot) wieder ins Universum ab. Klimagase blockieren diesen Austausch einseitig: Sie lassen solare Strahlung durch, halten aber einen Teil der Infrarot-Strahlung zurück. Das Resultat ist Erwärmung der Erdatmosphäre.



Dieser sehr frühe Teil der Klimageschichte wird in 4 Teile aufgeteilt. Das Präkambrium beschreibt dabei den größten Zeitraum von etwa 0,57 bis 3,8 Milliarden Jahre. Es ist bisher noch relativ schlecht rekonstruiert, was an den wenigen Daten liegt, die es heute zu diesem Erdzeitalter gibt. Trotz dessen ist dieser damalige Zeitraum besonders interessant, da in ihm die ersten Eiszeitalter lagen. Das erste Eiszeitalter, das es auf unserer Erde gab, liegt etwa 2,3 Milliarden Jahre zurück. Etwa ab dieser Zeit ist es heute möglich, das Klima genügend zu rekonstruieren. Dies gelingt vor allem, in dieser noch sehr frühen Zeit, durch die Analyse von Sedimenten.


Eiszeitalter

Ein Eiszeitalter ist sehr einfach ausgedrückt eine Zeitepoche, in der es auf unserer Erde Eis gibt bzw. gab. Heute können wir uns eine Erde ohne Eis nicht vorstellen. Der Großteil der Klimageschichte waren jedoch Warmzeiten (d.h. unsere Erde eisfrei). Sie machen etwa 80% bis 90% der Erdgeschichte aus . Das bedeutet, dass sich unsere Erde heute, in unserem jetzigen Eiszeitalter, in einer relativen „Ausnahmesituation" befindet, da Warmzeiten oder auch akryogenes (nicht-eisbildenes) Warmklima genannt, der eigentliche „Normalzustand“ der Erde sind. Im ersten Eiszeitalter sowie im heutigen gab bzw. gibt es auf beiden Erdhalbkugeln Eis, wohingegen das darauf folgende Eiszeitalter (vor 950 Millionen Jahren) nur eine Erdhalbkugel mit Eis erfasste. Dieses erste und wahrscheinlich auch die nächsten Eiszeitalter waren im Vergleich zu den folgenden sehr trocken, es gab also nicht so viele Niederschläge. Jedoch ist dies nicht mit Sicherheit zu sagen, da die Informationen dazu zu spärlich sind. Das erste Eiszeitalter, das etwa vor 2,3 Milliarden Jahren begann und etwa 300 Millionen Jahre anhielt, nennt man heute Archaisches Eiszeitalter. Regional kommt es auch vor, dass dieses Eiszeitalter andere Namen hat; beispielsweise in Nordamerika, wo es „Huronische Eiszeit" genannt wird. Dieser Ausdruck ist jedoch nicht genau getroffen, da der Begriff „Eiszeit" eine besonders kalte Periode innerhalb eines Eiszeitalters beschreibt. Das zweite Eiszeitalter in der Erdgeschichte ließ relativ lange auf sich warten. Erst vor 950 Millionen Jahren, also fast 1 Milliarde Jahre später, war es wieder soweit, dass sich erneut Eis auf der Erde bildete. Dieses Eiszeitalter nennt man „Griesjö-Vereisung" zumeist aber „Algonkisches Eiszeitalter". In diesem Eiszeitalter war nur ein Pol der Erde mit Eis bedeckt. Zu dieser Zeit lag an diesem Pol das heutige Europa. Zumindest gibt es nur in Europa Hinweise auf dieses Eiszeitalter durch Spuren von Eisbewegungen in den Gesteinen. Die nächsten Eiszeitalter folgten nach einer Warmzeit vor 750 Millionen Jahren und reichten bis 620 Millionen Jahre vor heute. Diese beiden Eiszeitalter standen in relativ kurzen Abstand und waren beide bipolar, das bedeutet, dass sie auf beiden Erdhalbkugeln Eis entstehen ließen. Man bezeichnet sie als „Sturtische- Vereisung" und „Varanger-Vereisung" bzw. zusammen als „Eokambrisches Eiszeitalter". Das darauf folgende Eiszeitalter begann vor 440 Millionen Jahren. Dieses höchstwahrscheinlich nur recht schwache Eiszeitalter beschränkte sich vermutlich nur auf das Gebiet der heutigen Sahara und wird daher vereinzelt „Sahara-Vereisung" genannt. Offiziell heißt es jedoch „Silur-Ordovizisches Eiszeitalter". Einige Wissenschaftler spekulieren wage, ob es sich eventuell doch auch über Südamerika und Südafrika ausbreitete. Die beiden folgenden Eiszeitalter waren wieder stärker ausgeprägt als das Silur-Ordovizische Eiszeitalter. Vor 280 Millionen Jahren entstand das „Permokarbonische Eiszeitalter", auch „Gondwana-Vereisung" genannt. Das letzte Eiszeitalter hält bis heute schon seit etwa 2 bis 3 Millionen Jahren an. Es wird „Quartäres Eiszeitalter" genannt. Dieses Eiszeitalter ist verständlicherweise mit Abstand am besten erforscht. Zu dieser jüngsten Periode der Erdgeschichte läßt sich in verschiedenen Archiven eine Vielzahl von Daten über das Klima finden.


Das aktuelle Eiszeitalter

Vor etwa 2 bis 3 Millionen Jahren begann unser jetziges Eiszeitalter an. Wir befinden uns heute noch mitten darin, und es wird noch einige Millionen Jahre dauern, bis dieses vollendet ist. Vor etwa 3,2 Millionen Jahren, so belegen es zumindest Tiefseesedimente, fiel die Temperatur stark ab. Dieser Sprung der Temperatur wird von vielen Wissenschaftlern als der Anfang des Quartärs, unserem heutigen Eiszeitalter, gesehen. Jedoch bedeutete der Beginn dieses Eiszeitalters nicht gleichermaßen, dass sich Eis auf der Erde bildete. Dies geschah erst einige Zeit später. Schaut man sich den Temperaturverlauf in den letzten 1 Millionen Jahren an, also des Quartärs, so fallen in diesem Zeitraum starke Temperaturschwankungen, in Zyklen von etwa 100.000 Jahren, auf. Die Phasen dieser „relativ" geringen Temperaturschwankungen in einem Eiszeitalter nennt man Warm- bzw. Kaltzeiten. Heute befinden wir uns in einer Warmzeit innerhalb des jüngsten Eiszeitalters. Hervorgehoben sei dabei die Relativität. Gemessen an der Klimageschichte der letzten 100 Millionen Jahre ist es derzeit kalt, da wir uns eben im Quartären Eiszeitalter bewegen. Innerhalb dieses Eiszeitalters ist es derzeit relativ warm, weil wir uns seit etwa 11.000 Jahren in einer Warmzeit des Eiszeitalters befinden. Allein in den letzten 500.000 Jahren gab es eine Vielzahl inzwischen sehr gut untersuchter Warm- und Kaltzeiten:

  • ab etwa 450.000 Jahren: Waal-Warmzeit
  • ab etwa 400.000 Jahren: Günz-Kaltzeit
  • ab etwa 350.000 Jahren: Cromer-Warmzeit
  • ab etwa 320.000 Jahren: Mindel-Kaltzeit
  • ab etwa 270.000 Jahren: Saale-Warmzeit
  • ab etwa 200.000 Jahren: Riß-Kaltzeit
  • ab etwa 125.000 Jahren: Eem-Warmzeit
  • ab etwa 70.000 Jahren: Würm-Kaltzeit
  • seit etwa 11.000 Jahren: Neo-Warmzeit

Auch bei diesen Warm- und Kaltzeiten gibt es wieder das Problem der Namensverwirrung. Die derzeitige Neo-Warmzeit wird von den Geologen als „Holozän" und von den Geografen als „Postglazial" bezeichnet. Meist gibt es verschiedene Bezeichnungen in verschiedenen Regionen, beispielsweise auch bei der Würm-Kaltzeit. In Norddeutschland wird sie „Weichsel-Zeit", in England als „Devension", in Russland als „Valdai" und in Nordamerika als „Wisconsin" bezeichnet. Die Klimaschwankungen innerhalb der Warm- und Kaltzeiten werden als „Stadiale", für relativ kalte Zeiten, und „Interstadiale", für relativ warme Zeiten, bezeichnet. Allein in der Würm-Kaltzeit gab es 3 Stadiale, etwa vor 60.000, 40.000 und 18.000 Jahren. Damals wich die Temperatur nur um etwa 4 bis 5°C von unserer heutigen Erdmitteltemperatur ab, was jedoch dazu führte, dass sich etwa 3 mal soviel Eis wie heute bilden konnte. Vor 18.000 Jahren hatte dies zur Auswirkung, dass der Meeresspiegel um etwa 135 Meter fiel. Der Golfstrom wurde dadurch stark abgeschwächt und die Nordsee verschwand fast ganz. Nur in den Tropen blieb das Klima ähnlich. Damals lag die Januarmitteltemperatur etwa bei -20°C, heute bei 0,3°C. Auch auf die Tierwelt hatte dies große Auswirkungen. In Norddeutschland war zu dieser Zeit beispielsweise der Eisbär heimisch. Dies zeigt, dass auch ein noch so strenger Winter heute nicht vergleichbar mit einer Kaltzeit ist. Der Umschwung der Würm-Kaltzeit zur heutigen Neo-Warmzeit wird von den Wissenschaftlern als eine abrupte Klimaänderung gesehen, obwohl mehrere Tausend Jahre (vor 15.000 bis vor 7.000 Jahren) dazwischen lagen. Offiziell wird der Wechsel zwischen der Kalt- und der Warmzeit auf 11.000 Jahre vor heute datiert.



Die aktuelle Warmzeit

Auch in unserer aktuellen Neo-Warmzeit, dem Holozän, gibt es noch viele relative Klimaveränderungen. Schon die letzten 11.000 Jahre, die die Neo-Warmzeit nun schon anhält, sind für die Menschheit ein riesiger Zeitraum. Nun, da wir uns immer mehr der Jetzt-Zeit nähern, wird die Rekonstruktion des Klimas immer detaillierter und vielfältiger. Trotzdem sind die ersten drei Viertel des Holozäns noch weitestgehend unerforscht. Erst mit der Entwicklung der ersten Hochkulturen wird die Beobachtung genauer. Foschungen in der Sahara und Seebodenuntersuchungen im Mittelmeer ergaben, daß in Nordafrika vor ca. 10000 Jahren nicht die heutige Wüste vorherrschend war, sondern eine Gras-Savanne, die von einer Vielzahl von Tieren bevölkert war und auch Menschen Lebensraum bot. Davon zeugen auch fossile Pflanzen sowie Fels- und Höhlenmalereien, die gefunden wurden. Eine These geht von einer zyklischen Begrünung der Wüstengebiete Nordafrikas aus, deren Zykluszeit ca. 22000 Jahre beträgt. Demzufolge ist eine stetige langfristige Änderung des Klimas Teil eines natürlichen Zyklus, in dem es "Gewinner und Verlierer" gibt.

Wie schon erwähnt verlief der Wechsel von der letzten Kaltzeit zur aktuellen Warmzeit relativ schnell, trotzdem über mehrere tausend Jahre hinweg. Dies hing vor allem damit zusammen, dass die großen Eisschilden nicht so schnell schmelzen konnten. Das skandinavische Eisschild war etwa vor 7.000 Jahren verschwunden und war damit im Vergleich zu den Schilden in Nordamerika und Nordasien relativ schnell abgeschmolzen. Das Laurentische Eisschild in Nordamerika war erst vor 4.000 Jahren völlig aufgelöst. Würde man heute versuchen das Antarktische Eisschild ähnlich schnell zu schmelzen, würde dies mindestens 15.000 Jahre dauern.

Vor etwa 4.000 bis 8.000 Jahren hatte unsere heutige Neo-Warmzeit ihren Höhepunkt überschritten. Daher bewegen wir uns momentan sehr langsam auf die nächste Kaltzeit zu. Jedoch ist diese Bewegung so langsam, dass die Temperatur über eine Zeit von tausend Jahren nur rund 0,1°C abnimmt. Diese geringe Veränderung wird jedoch von so vielen anderen Einflüssen auf das Klima überdeckt, sodass sie praktisch nur noch über eine sehr lange Zeit im Mittel erkannt werden kann. Ach diese überlagernden Veränderungen haben im Durchschnitt auf einer großen Fläche, etwa über die Südhemisphäre, nicht mehr als etwa 1°C Temperaturanstieg oder -abstieg zu verzeichnen.

Das „holozäne Hauptoptimum", also der Höhepunkt wird in 2 wärmste Phasen aufgeteilt. Die eine vor etwa 6.500 Jahren, am Anfang des sogenannten „Atlantikums" und die zweite am Ende des „Atlantikums", etwa vor 4.500 Jahren. Genau in dieser Zeit des „Atlantikums" wurden die Menschen zum ersten Mal sesshaft und begannen Ackerbau und Viehzucht zu betreiben. Eventuell ist es Zufall, jedoch entstanden damals auch die ersten Hochkulturen in Mesopotamien und Ägypten. Heute kann man es sich kaum vorstellen, wie an solch trockenen Orten diese Hochkulturen entstehen konnten. Untersuchungen haben aber ergeben, dass in dieser Zeit dort ein sehr niederschlagsreiches Klima herrschte. Auf Satellitenbildern wurden dort sehr umfangreiche alte Flusssysteme entdeckt, was diese Theorie unterstreicht.

Auch im weiteren Verlauf der Geschichte gab es viele Veränderungen in oft noch viel kleineren Zeiträumen und mit starker Auswirkung. In dieser Hinsicht werden die Begriffe „glazial" und „interglazial" genannt. Sie bezeichnen eine relativ warme (glazial) bzw. relativ kalte Phase (interglazial) über verschieden große Regionen der Erde.

Ausserdem unterscheidet man noch die beiden Begriffe „pluvial" (relativ niederschlagsreiche Phase) und „interpluvial" (relativ trockene Phase). Dies ist notwendig, da in der Geschichte die Temperatur- und Niederschlagsschwankungen nicht immer parallel verliefen. Vor etwa 2.000 Jahren gab es, in der Zeit zwischen etwa 500 vor und 500 Jahre nach Chr., das „Optimum der Römerzeit". Als diese Klimaepoche langsam zu Ende ging und sich das Klima verschlechterte, kam die Zeit der großen germanischen Völkerwanderungen (etwa um 370 bis 570 n. Chr.). Eventuell ist es auch nur Zufall, jedoch gibt es viele solcher Parallelen zwischen Klima- und Menschheitsgeschichte. Nach dieser relativ „schlechten" Zeit für die Menschheit entwickelte sich wieder eine wärmere Epoche. Ab etwa 800 n. Chr. Folgte das „Mittelalterliche Optimum". Anfangs hielt sich der Niederschlag noch in Grenzen, was sich gegen Ende dieser Phase änderte, als die Niederschlagsraten stark anstiegen. Aus dieser Zeit stammen auch viele Ortsnamen, die auf Weinanbau hinweisen und wo heute der Weinanbau lange nicht mehr möglich ist. In dieser Zeit war es etwa 0,5°C wärmer als heute.

Auf dieses Optimum folgte wieder eine Klimawende. Das Weltklima kühlte sich relativ stark ab, um etwa 1°C. Von den Engländern wird diese Zeitepoche übertrieben „Little Ice Age" genannt. Ein weiteres Beispiel für die Zusammenhänge zwischen Menschheitsgeschichte und Klimageschichte geben uns die Normannen. 982 n. Chr. ließen sie sich das erste Mal auf Grönland nieder und besiedelten diese Insel erfolgreich über 200 Jahre. Als jedoch die Klimawende eintrat, nahm die Besiedelung der Insel ein jähes Ende. Etwa um 1500 wurde die letzte Siedlung der Normannen auf Grönland aufgegeben. Sicherlich spielte dabei die Klimawende eine große Rolle, auch wenn es in diesem Zusammenhang keine Beweise gibt.


Festzuhalten bleibt, das wir uns nun in einer relativ warmen Phase einer Warmzeit befinden, die wiederum Bestandteil eines Eiszeitalters ist.



Siehe auch

Globale Erwärmung, Klima, Klimawandel, Treibhauseffekt, Kleine Eiszeit, Klimaschutzpolitik, Ozonloch,

Afrikas Wüsten werden grüner - Links

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