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Potsdamer Wissenschaftler erklären abrupte Klimawechsel

05.01.2001 - (idw) Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Zwei Forscher des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung haben eine schlüssige Erklärung für die drastischen Temperaturwechsel gefunden, die das Klima der letzten Eiszeit zu einer Achterbahnfahrt machten. Durch Computersimulationen konnten sie zeigen, dass die Meeresströmungen des Atlantiks während dieser Eiszeit besonders instabil waren. Schon kleinste Störungen konnten damals einen Vorstoß der warmen Atlantikströmung ins Nordmeer und damit eine plötzliche Erwärmung von bis zu zehn Grad innerhalb eines Jahrzehnts auslösen. Das heutige Klima ist nach diesem Modell wesentlich stabiler - dennoch ist es durch den Treibhauseffekt gefährdet.

Ein Artikel zu den Ergebnissen der Forscher erscheint am kommenden Donnerstag, den 11.02.2001 in der Fachzeitschrift Nature.

Potsdam, den 05.01.2001 - Sperrfrist bis 10.01.2001, 20 Uhr

Die letzte Eiszeit begann vor etwa 100.000 Jahren und endete vor 10.000 Jahren. Die abrupten Klimawechsel, die innerhalb dieser Eiszeit immer wieder stattgefunden haben, stellten bislang eines der großen Rätsel der Klimaforschung dar. Eisbohrungen in Grönland in den 80er Jahren hatten gezeigt, dass es mehr als zwanzig mal zu plötzlichen Erwärmungen um bis zu zehn Grad innerhalb eines Jahrzehnts gekommen war. Diese als Dansgaard-Oeschger-Ereignisse (D/O-Ereignisse im Fachjargon) bekannten Klimaabweichungen erwärmten zumindest den gesamten Nordatlantikraum und dauerten jeweils einige hundert bis tausend Jahre an. Als Ursache wurden von Anfang an Änderungen in den Atlantikströmungen vermutet. Bohrungen in Tiefseesedimenten belegen dies. Ein konkreter, auch in Modellrechnungen nachvollziehbarer Mechanismus für diese Änderungen fehlte jedoch bislang. Zwar gab es zahlreiche Simulationen eines möglichen Zusammenbruchs der Atlantikströme - doch damit konnte nur eine Abkühlung des Klimas erklärt werden, nicht aber die warmen D/O-Ereignisse. Außerdem kann ein solcher Zusammenbruch nur durch eine massive äußere Störung, wie etwa eine große Schmelzwasserflut in den Atlantik, verursacht werden.

Zwei Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, Andrey Ganopolski und Stefan Rahmstorf, legten nun erstmals Rechnungen vor, die den charakteristischen Zeitverlauf und auch die räumliche Ausdehnung der D/O-Ereignisse korrekt wiedergeben (Nature, 11.1.2001). Die Berechnungen der beiden Forscher zeigten, dass es während der Eiszeit drei unterschiedliche Zustände des Atlantik geben konnte. Im normalen, kalten Zustand, der während der Eiszeit meistens herrschte, floss warmes Oberflächenwasser aus den Tropen nur bis südlich von Island, wo es seine Wärme an die Luft abgab, in die Tiefe versank und als kalter Tiefenstrom nach Süden zurückfloss. Auch möglich, wenngleich nicht stabil, waren jedoch noch zwei andere Strömungszustände: ein ungewöhnlich warmer Klimazustand, in dem das warme Atlantikwasser über Island hinaus bis ins Nordmeer vordrang (ähnlich wie im heutigen Klima), und ein extrem kalter Zustand, in dem die Strömung völlig abriss. Die Potsdamer Forscher glauben, dass D/O-Ereignisse einem plötzlichen Umschalten der Strömung vom Normalzustand in den warmen Zustand entsprechen, also einem episodenhaften Vordringen von warmem Atlantikwasser ins Nordmeer, das die im Grönlandeis gefundenen plötzlichen Erwärmungen erklärt.

Doch was war der Auslöser dieser dramatischen Strömungsänderung? Und weshalb gingen diese warmen Episoden immer nach einigen Jahrhunderten wieder vorüber? Systematische Analysen der Potsdamer Wissenschaftler zeigten, dass der Atlantik während der Eiszeit regelrecht auf der Kippe stand: kleinste Störungen genügten, um die warme Strömung ins Nordmeer vordringen zu lassen. Da dieser Strömungszustand aber nicht stabil war, gingen die D/O-Ereignisse ganz von alleine wieder zu Ende. Der schwache Auslöser, der sich durch die damalige Instabilität des Atlantik zu solch dramatischen Folgen aufschaukelte, könnte eine Schwankung in der Sonne gewesen sein. Viele Indizien sprechen dafür, dass es einen Sonnenzyklus mit 1,500jähriger Periode gibt - D/O-Ereignisse treten häufig genau im Abstand von 1,500 Jahren auf.

Und im heutigen Klima? Seit Ende der letzten Eiszeit, also bereits seit zehntausend Jahren, sind so dramatische Klimawechsel nicht mehr aufgetreten. Auch dafür haben Ganopolski und Rahmstorf eine Erklärung. Denn in Warmzeiten ändert sich die Stabilität der Atlantikströmungen: Der warme Strömungszustand ist im Gegensatz zur letzten Eiszeit der stabile Normalfall, auch die Schwankungen der Sonne können ihm nichts anhaben. Der Atlantik steht in Warmzeiten nicht auf der Kippe. Grund zur Entwarnung ist dies aber nicht: frühere Berechnungen mit demselben Modell (Climatic Change 43, 353-367) zeigten bereits, dass eine hinreichend große Störung auch im vergleichsweise stabilen heutigen Klima die Atlantikströmung zum Abreißen bringen könnte. Eine solche folgenreiche Störung könnte durch den Treibhauseffekt entstehen, wenn die Menschheit weiterhin ungebremst Kohlendioxid und andere Treibhausgase in die Atmosphäre bläst.

Ansprechpartner für wissenschaftliche Fragen:
Prof. Dr. Stefan Rahmstorf
Tel.: 0331 288-2688
E-mail: Rahmstorf@pik-potsdam

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