Süddeutsches Klimabüro

Allgemeine Klimainformationen

4. Klimavariabilität in der Erdgeschichte

4.1 Klimavariabilität


Die natürliche Klimavariabilität ist von drei Faktorengruppen bestimmt. Die erste umfasst  extraterrestrische, astronomische Gründe. Dies sind regelmäßige Änderungen der Erdbahnparameter, die sogenannten Milanković-Parameter, zu denen die Exzentrizität der Ellipse, die Schiefe der Ekliptik und die Präzession der Erde zählen, Variationen der Strahlungsleistung der Sonne und Meteoriteneinschläge. Die zweite Gruppe umfasst terrestrische, geophysikalische Gründe wie Kontinentalverschiebung, und Vulkanismus. Zum dritten sind interne Rückkopplungen im Klimasystem zu nennen, z. B. die Kopplung von Meeresströmungen und Atmosphäre wie beim Golfstrom oder Wechselwirkung zwischen Biosphäre und Atmosphäre über die Vegetation. Ebenso gehören dazu klimatische Sondersituationen wie ENSO (El Nino / Southern Oscillation) oder NAO (North Atlantic Oscillation) (Emeis 2000, Schönwiese 2007).

 

Die Milanković-Parameter Exzentrizität, Präzession und Obliquität. Quelle: http://www.igw.uni-jena.de/angeol/vorlesungen/eis/Milankovitch.gif

Eine bis zu mehrere Hunderttausende von Jahren zurückreichende Rekonstruktion der atmosphärischen Zustände ist mithilfe verschiedener paläoklimatischer Methoden möglich. Dazu gehören chemisch-physikalische Methoden (u. a. Isotopenverhältnisse), geologische Methoden (u.a. Sedimentanalysen, Stratigraphie), mineralische Methoden (Bodenschätze), geomorphologische Methoden und geobotanische Methoden (phänologische Daten, Pflanzenpollenspektren, Dendrochorologie) (Emeis 2000, Schönwiese 2007).

Klimaantriebe und ihre zeitlichen Skalen.

Antriebsfaktoren des Klimasystems. Quelle: Kasang, Hamburger-Bildungsserver 2011.

 

4.2 Klimageschichte


Grundsätzlich lassen sich im Erdklima zwei Zustände unterscheiden: ein akryogenes Warmklima ohne jegliche Eisbildung und die Eiszeitalter. Im Laufe der Erdgeschichte (die letzten 4,6Mrd. Jahre) gab es immer wieder kalte und warme Zeiten. In den letzten etwa 500 000 Jahren traten mehrere Eiszeiten (Glaziale) auf, die immer wieder von kürzeren Zwischeneiszeiten (Interglazialen) unterbrochen wurden. Glaziale, deren Hauptcharakteristikum riesige Eisschilde sind, werden wiederum in Stadiale (relativ kalte Zeiten) und Interstadiale (relativ warme Zeiten) unterteilt.
Seit der Entstehung der Erde vor etwa 4,6 Mrd. Jahren hat zunächst eine Abkühlung der Globaltemperatur bis auf das heutige Temperaturniveau von 15°C im globalen Mittel, das vor ca. 1-2 Mrd. erreicht wurde, stattgefunden. Seit 11000 Jahren ist eine Warmzeit-Epoche (Holozän, Neo- oder Flandrinische Warmzeit) angebrochen, mit Temperaturen, die um vier bis fünf °C höher liegen als die der Stadiale und zwei bis drei °C niedriger liegen als die der Interstadiale innerhalb der vorhergehenden Eiszeit. Die aktuelle Warmzeit ist dabei relativ stabil ohne große Klimaschwankungen.
Kleinere positive Schwankungen führten zum holozänen Klimaoptimum vor 7000 Jahren (Atlantikum) sowie in Europa zum Mittelalterlichen Klimaoptimum mit Maxima der Temperatur um 900, 1100, 1400 n. Chr. Die Temperaturen, die um ein bis zwei Grad höher lagen als die heutigen, ermöglichten die Besiedelung Grönlands und Islands und Weinbau bis nach England; Kühlere Epochen waren die so genannte „Kleine Eiszeit“, besonders ausgeprägt in Nordeuropa, mit Tiefsttemperaturen um 1600/1650 und 1850.

4.3 aktuelle Klimaerwärmung


Seit der Industrialisierung hat hingegen weltweit ein markanter Anstieg der globalen Mitteltemperatur stattgefunden. Die globale Erdoberflächentemperatur stieg im Zeitraum 1901 – 2000 um 0,6 °C, bei Betrachtung des Zeitraums 1906 – 2005 sogar um 0,74 °C. Allerdings ist der Erwärmungstrend zeitlich und regional zu differenzieren und weder einheitlich noch kontinuierlich. Seit 1979 lagen alle globalen Jahresmittel über dem Durchschnitt der Jahre 1961-1990. Die Erwärmung der unteren Atmosphäre zieht einen Anstieg des weltweiten Meeresspiegels um 17cm im 20. Jahrhundert nach sich, der vor allem auf die thermische Expansion des oberen Ozeans infolge höherer Wassertemperaturen und das Rückschmelzen der kontinentalen Gletscher zurück zu führen ist. Ebenso wird eine Verringerung der Schneedecke auf Nordhemisphäre beobachtet (IPCC 2007, Von Storch 2007). Hinzu kommen weltweit gravierende Auswirkungen für die Ökosysteme.
Das Beispiel für Dezember und Januar des Jahres 2010 zeigt, dass weltweit viel mehr Regionen in mittlerem bis hohem Maße wärmer waren als das Klimamittel (1971-2000). Einige Regionen, vor allem Europa und im eurasischen Raum, waren hingegen kälter als das Klimamittel. Der überdurchschnittlich kalte Winter in Deutschland ist also nicht repräsentativ für die globale Entwicklung.

 

Temperaturen des Zeitraums Januar-Dezember 2010 im Vergleich zum klimatischen Durchschnitt (1971-2000). Rote Punkte zeigen positive Differenzen, blaue negative Differenzen. Je größer die einzelnen Punkte sind, desto größer ist auch die Differenz. Datenquelle: National Climatic Data Center/NESDIS/NOAA.