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Panorama
Sonntag, 11. Dezember 2016 2

Wissenschaft

Warmzeit in der Eiszeit

Kurz vor dem Winter des wahrscheinlich wärmsten Jahres seit 1880 kann man es kaum glauben: Die Eiszeit ist noch immer da.
Von Walter Schmidt

Eine Eisbärenmutter läuft mit ihren Jungen auf Futtersuche über Eisschollen im Gebiet der Nordwest-Passage in Kanada. Der Klimawandel macht Eisbären stark zu schaffen. Foto: Hinrich Bäsemann/dpa

Bremerhaven.Der Klimawandel ist allgegenwärtig. Die irdische Atmosphäre erwärmt sich in einem von Menschen geschürten Treibhaus stetig – mit fatalen Folgen für die Flora und Fauna der Welt, wie wir sie kennen. Wie lässt sich die Entwicklung noch bremsen? Darüber werden die Vertreter der Länder ab 30. November auf dem Klimagipfel in Paris reden und streiten – und danach vielleicht sogar auch handeln. Es ist höchste Zeit.

Eiszeit, Kaltzeit, Warmzeit – ja, was nun?“

Die US-amerikanische Behörde für Atmosphäre und Ozeane (NOAA) hat gerade festgestellt, das Jahr 2015 habe gute Chancen, als das wärmste seit 1880, dem Beginn einheitlich erhobener Temperaturdaten, zu werden. Auch der diesjährige September darf als der wärmste seither gelten, wie schon mehrere Monate des laufenden Jahres zuvor. Und trotzdem lebt die Menschheit noch immer in einer Eiszeit. Klimaforscher jonglieren außerdem mit den Begriffen Kaltzeiten und Warmzeiten – und schon ist die Verwirrung perfekt.

„Die Sache ist schon ein bisschen paradox. Wir sprechen immer wieder von der ,letzten Eiszeit‘, die vor etwa 12 000 Jahren geendet haben soll, dabei hält sie noch immer an.“

Johann Philipp Klages, Meeresgeologe

Höchste Zeit, die Phänomene zu erklären sowie ein paar Millionen Jahre zurück- und vorauszublicken. „Die Sache ist schon ein bisschen paradox“, sagt der Meeresgeologe Johann Philipp Klages vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven. „Wir sprechen immer wieder von der ,letzten Eiszeit‘, die vor etwa 12 000 Jahren geendet haben soll, dabei hält sie noch immer an.“

Aus Sicht von Experten liegt eine Eiszeit immer dann vor, „wenn große Teile der Erde dauerhaft vergletschert sind“. Damit meint Klages vor allem die beiden Polkappen, also die eisbedeckte Antarktis auf der Südhalbkugel und den zwei bis drei Kilometer dicken grönländischen Festlands-Eisschild nahe dem Nordpol, der seinerseits großflächig von Meereis bedeckt ist. Allein das – wohlgemerkt komplette – Schmelzen des Grönlandeises würde den Meeresspiegel weltweit um gut sieben Meter heben.

Umstritten unter Fachleuten ist, ob beim Vorliegen einer Eiszeit beide Polkappen vereist sein müssen oder bloß eine. Letzteres ist seit über dreißig Millionen Jahren der Fall: Denn seit über 33 Millionen Jahren befindet sich die Erde im sogenannten Känozoischen Eiszeitalter, benannt nach der Erdneuzeit (Känozoikum).

Ausgelöst durch kontinentale Verschiebungen, welche die Antarktis von Südamerika und Australien trennte, konnte sich seinerzeit erstmals ein Meeresstrom ausbilden, der die gesamte Antarktis umrundete. Dieser unterband das Vordringen vergleichsweise warmen Wassers von Norden her zur Antarktis, weshalb die Temperatur weltweit um etwa fünf Grad Celsius sank. In der Folge begann die Antarktis zur vergletschern – erstmals wieder seit über 250 Millionen Jahren. Insgesamt geht man von sieben Eiszeitaltern in der Erdgeschichte aus, deren ältestes vor etwa 2,4 Milliarden Jahren begonnen haben soll.

Sind die Pole vergletschert, herrscht Eiszeit

Beide Pole – also auch die Arktis – sind erst seit etwa 2,6 Millionen Jahren vereist, womit der jüngste Zeitabschnitt der Erdgeschichte begonnen hat: das Quartär. Für einen Teil der Fachleute war erst mit der Vergletscherung beider Pole die entscheidende Bedingung erfüllt, um von einer Eiszeit zu sprechen. Heute leben wir immer noch in diesem Eiszeitalter, allerdings in einer warmen Epoche oder Warmzeit mit dem Namen Holozän. Diese Phase löste vor etwa 12 000 Jahren das Pleistozän ab, mit dem das Quartär-Zeitalter vor 2,6 Millionen Jahren eingesetzt hatte. Innerhalb des Pleistozäns gab es elf größere Kaltzeiten, in denen die Eispanzer wuchsen und mächtige Gletscher aus Gebirgen die Täler hinab krochen, nördlich der Alpen bis weit ins Alpenvorland und in Norddeutschland, von Skandinavien kommend, zum Teil bis an die Schwelle der Mittelgebirge.

Von den elf Kaltzeiten des Quartärs sind in Deutschland nur noch von vieren Spuren im Gelände sichtbar (im Alpenraum von der Günz-, Mindel-, Riß- und Würm-Kaltzeit, in Norddeutschland von den dort anders benannten Elbe-, Elster-, Saale- und Weichsel-Kaltzeiten). „Umgangssprachlich werden Kaltzeiten oft Eiszeiten genannt“, sagt Johann Philipp Klages. In den dazwischenliegenden, kürzeren Warmzeiten verschwinden zumindest die großen festländischen Eisschilde nicht ganz, und in Hochgebirgen halten sich oft Gletscherreste.

Nächste Kaltzeit in 10 000 bis 20 000 Jahren

Von den elf Kaltzeiten der gegenwärtigen Eiszeit war die Würm-Kaltzeit des Alpenraumes (in Norddeutschland als Weichsel-Kaltzeit bezeichnet) mit ihrem Maximum vor 20 000 Jahren die jüngste und letzte, oder vielmehr: die bisher letzte. Fachleute gehen davon aus, dass die nächste Kaltzeit des aktuellen Eiszeitalters in 10 000 bis 20 000 Jahren bevorsteht.

„In der letzten erdgeschichtlichen Epoche mit Treibhausklima, hat es überhaupt keine Eisschilde auf der Erde gegeben.“

Johann Philipp Klages

Wann genau die nächste Kaltzeit einsetzen wird, sei „sehr, sehr unsicher“, räumt Klages ein. Zu komplex ist das Gefüge und Zusammenspiel möglicher Ursachen für Kalt- und Warmzeiten. Generell wechseln Eishaus- und Treibhaus-Klimate im Laufe der Erdgeschichte einander ab. Im Treibhausklima steigt der Gehalt der Atmosphäre an Kohlendioxid (CO) stark an, wodurch diese sich „sehr viel stärker aufheizt“, so dass Gletscher schwinden; im Eishausklima sinkt der CO-Gehalt. In der Kreide-Zeit, „der letzten erdgeschichtlichen Epoche mit Treibhausklima, hat es überhaupt keine Eisschilde auf der Erde gegeben“, sagt Klages.

Ob die Erde umgekehrt jemals für Millionen von Jahren ein gigantischer Schneeball („Snow Earth“) war – oder genauer: überall von Eis bedeckt, selbst am Äquator und im Bereich tropischer Meere – sei in der Fachwelt „immer noch umstritten“. Für beides gebe es wenige und nicht eindeutige Indizien, auch weil das fragliche Zeitfenster einer solchen „globalen Eiszeit sehr lange zurückliegt“: 600 bis 700 Millionen Jahre vor heute. Außerdem ist es Klages zufolge „schwer vorstellbar“, dass die Sonne damals außerstande gewesen sein soll, eine geschlossene Eisdecke in den Tropen zu verhindern, wenn man bedenke, welche Energiemengen sie heute in die Zone südlich und nördlich des Äquators einstrahlt.

Zeitlich käme für eine sogenannte Schneeball-Erde am ehesten die Marinoische Eiszeit (650-635 Millionen Jahre vor heute) in Frage. Gegen Ende der diskutierten Totalvereisung sollen Vulkanausbrüche das Eis durchstoßen und die Atmosphäre extrem stark mit Kohlendioxid angereichert haben. Infolgedessen soll die Erdatmosphäre sich rasch aufgeheizt haben, so dass die Eisdecke zügig abgetaut sei.

Als ein Argument gegen den irdischen Schneeball führen Kritiker ins Feld, dass eine Millionen Jahre lange Komplettvereisung der Erde keine auf Sauerstoff angewiesenen Pflanzen hätte überleben lassen. Die Atmosphäre enthält aber seit etwa 2,4 Milliarden Jahren nachweislich Sauerstoff, Fließgewässer und weit verbreitete Lebensformen durchgängig noch eine Milliarde Jahre länger.

Ein starkes Argument gegen die Vorstellung einer völlig vereisten Erde vor 600 bis 700 Millionen Jahren sind Sedimentgesteine in Oman auf der Arabischen Halbinsel, die als Folge chemischer Verwitterung älterer Gesteine aufzufassen sind. An dieser Verwitterung muss Regenwasser beteiligt gewesen sein, und das wiederum setzte offene – also nicht vereiste – Ozeane voraus, aus denen der spätere Niederschlag hat verdunsten können.

Meeresströme – rotierende Warmwasserheizungen

Blicken wir wieder in die Gegenwart, in der Golf- und Atlantikströme das Klima prägen: Der Nordatlantikstrom führt gewaltige Massen an vergleichsweise warmem Wasser aus tropischen Regionen nach Mittel- und Nordeuropa, während tief im Meer kaltes Wasser in Richtung Äquator zurückfließt. Dank dieser rotierenden Warmwasserheizung, die auch die Luft darüber erwärmt, ist es vor allem in Irland, Großbritannien und Skandinavien milder, als es dort allein aufgrund der Lage dieser Länder wäre. Kanada zum Beispiel ist auf gleicher geographischer Breite deutlich kühler.

Folgen der Erderwärmung

  • Jahreszeiten:

    Die Vögel pfeifen’s von den Dächern: Der Frühling beginnt früher (etwa drei Tage pro Jahrzehnt), der Herbst setzt später (rund ein Tag pro Jahrzehnt) ein.

  • Klimazonen:

    Für jedes Grad, um das sich die Erde erwärmt, rechnen die Wissenschaftler mit einer Verschiebung der Klimazonen um 100 bis 200 Kilometer nach Norden.

  • Wetterkapriolen:

    Stürme, Niederschläge, Kälte und Hitzewellen verteilen sich anders als bisher. Der Wasserkreislauf der Erde beschleunigt sich einer Studie von 2012 zufolge mit jedem Grad Erderwärmung. In Trockengebieten wird es noch trockener, in Feuchtgebieten noch nässer. In warmen Gegenden steigt die Waldbrandgefahr, in nassen wird es mehr Überschwemmungen geben.

  • Meeresspiegel:

    Durch den Temperaturanstieg dehnt sich das Wasser aus, der Meeresspiegel steigt. Von 1901 bis 2010 ist er um ca. 1,7 cm pro Jahrzehnt stetig nach oben geklettert. Seit 1993 hat sich der Anstieg auf ca. 3,2 cm pro Dekade beschleunigt.

  • Meeresströmung:

    Durch Abschmelzen des ewigen Eises wird das Meerwasser süßer. Das verändert (oder stoppt sogar) fürs Klima wichtige Meeresströme.

  • Gletscher:

    Prognosen zufolge wird der Umfang der Gletscher in der nördlichen Hemisphäre in 40 Jahren durchschnittlich um weitere 60 Prozent abnehmen. Flüsse werden im Sommer weniger Wasser führen. Das wird mancherorts fatale Auswirkungen auf Landwirtschaft und Trinkwasserversorgung haben.

  • Eisbären:

    Die Polarbären der Arktis stehen sinnbildlich für die Folgen der Erderwärmung für die Tierwelt. Während andere Lebewesen mit den sich verschiebenden Klimazonen mitwandern, verliert der Eisbär auf Dauer ziemlich sicher seinen Lebensraum. Ihm schmelzen quasi die Schollen, auf denen er Robben jagt, unter den Pranken weg. (mz)

Im Grunde profitieren aber große Teile Europas von Westwinden, die sich überm Atlantik erwärmt haben. Ließe der Nachschub an Warmwasser aus den Tropen über einen längeren Zeitraum hinweg deutlich nach, würde es in Europa spürbar kälter werden – bis hin zu einer möglichen neuen Kaltzeit mit Gletschervorstößen aus Skandinavien sowie aus genügend hohen Mittel- und Hochgebirgen.

Während der Golfstrom von Winden angetrieben wird, die am Wasser angreifen und dieses buchstäblich anschieben, wird die Zirkulation der strömenden Wassermassen im Nordatlantik stark von ihrem Salzgehalt beeinflusst. In der Arktis sinkt der Nordatlantikstrom in die Tiefe, weil sein Salzgehalt unterwegs durch Verdunstung gestiegen und das Wasser deshalb schwerer geworden ist.

Wird das Polarmeer zu süß, bremst das den warmen Strom

Klimaforscher befürchten, dass vor allem der zwei bis drei Kilometer mächtige grönländische Eisschild mit seinem aus Niederschlägen entstandenen Süßwasser-Eis immer stärker abtauen wird. Dadurch könnte das schwere, salzreiche Wasser des Nordatlantikstroms verdünnt und dadurch zu leicht werden, um wie bisher abzusacken. Dies wiederum könnte die riesige Wasserwalze von den Tropen in Richtung Norden und wieder zurück schwächen und schlimmstenfalls unterbrechen. Das Problem ist also nicht, dass Schmelzwasser vom Festland den Nordatlantikstrom erkalten ließe. Vielmehr macht Tauwasser das atlantische Salzwasser quasi süßer, wodurch es nicht mehr so gut in die Tiefe sinkt. Infolgedessen fiele der Warmwasser-Nachschub aus den Tropen geringer aus oder unterbliebe ganz – mit den beschriebenen Folgen einer Kaltzeit. Die Europäer müssten sich dann warm anziehen.

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