Studie: Schmelzende Polkappen führen zu … Eiszeit

Seit Millionen Jahren hat die Erde mehrere Warm- und Kaltzeiten erlebt. Der Prozess, der zu einer Eiszeit führte, war dabei immer gleich und begann mit dem Schmelzen der Polkappen. Zu diesem Schluss kommen Forscher unter der Leitung der britischen Universität Cardiff. In der Fachzeitschrift „nature“ berichten sie über ihre Ergebnisse, „enträtseln [ein] langjähriges Klimageheimnis und geben Aufschluss darüber, wie sich unser Planet in Zukunft verändern könnte“.

Statt auf der Erde sehen die Forscher um Aidan Starr und Professor Ian Hall von der Schule für Geo- und Umweltwissenschaften der Universität Cardiff den Ursprung 150 Millionen Kilometer entfernt: unsere Sonne.

Heiß und kalt: Sonne und Erdumlaufbahn bestimmen Klimawandel auf der Erde

In den letzten drei Millionen Jahren wechselte das Klima der Erde regelmäßig zwischen Warm- und Kaltzeiten. Derzeit befinden wir uns in einem sogenannten „Interglazial“. In einer Warmzeit zwischen zwei Eiszeiten. Steigende Temperaturen seien daher nicht verwunderlich. In der Vergangenheit führten Sie bereits zu einer „grünen Antarktis“ – und zuverlässig dazu, dass in einem absehbaren Zeitraum die nächste lang anhaltende Kälteperiode und eine weitere Eiszeit folgt.

Bestimmt werden diese Zyklen durch periodische Veränderungen der Erdumlaufbahn um die Sonne, die wiederum die Energiemenge beeinflusst, die die Erdoberfläche erreicht. Bisher war es jedoch ein Rätsel, „wie kleine Schwankungen der Sonnenenergie solch dramatische Verschiebungen des Klimas auf der Erde“ auslösen können.

In ihrer Studie schlagen die Forscher vor, dass, wenn die Umlaufbahn der Erde um die Sonne genau richtig ist, die antarktischen Eisberge beginnen, immer weiter weg von der Antarktis zu schmelzen. Dadurch wurden riesige Mengen an Süßwasser aus dem Südlichen Ozean in den Atlantischen Ozean verschoben.

Da der Südliche Ozean dadurch salziger und der Nordatlantik frischer werde, beginnen sich die globalen Meeresströmungen dramatisch zu verändern. Dadurch könnten die Ozeane mehr CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen, was wiederum zu sinkenden Temperaturen und schließlich zu weiten Vergletscherungen führt.

Wenn schmelzende Eisberge Geschichten erzählen

Um das Klima der letzten Million(en) Jahre zu rekonstruierten, verwendeten die Wissenschaftler mehrere Techniken. Dazu gehörte auch die Identifizierung winziger Gesteinsfragmente aus der Antarktis, die, auf Eisbergen schwimmend, in den offenen Ozean gelangten.

Die Gesteinsfragmente sammelten Forscher während der „Expedition 361“ des International Ocean Discovery Program (IODP) aus Sedimentproben. Sie repräsentieren mehr als 1,6 Millionen Jahre Geschichte und stellen eines der längsten detaillierten Archive antarktischer Eisberge dar.

Immer dann, wenn diese Gesteine auf den Meeresboden sanken, folgten Veränderungen in der Tiefseezirkulation. Diese rekonstruierten die Forscher wiederum aus der Chemie winziger Tiefseefossilien, den Foraminiferen. Schließlich bestätigten neue Klimamodelle, dass Eisberge riesige Mengen an Süßwasser bewegen können. Aidan Starr sagte:

Wir waren erstaunt, dass diese Führen-Folgen-Beziehung während des Beginns jeder Eiszeit in den letzten 1,6 Millionen Jahren vorhanden war. Über eine solche führende Rolle des Südlichen Ozeans und der Antarktis für das globale Klima wurde bereits spekuliert, aber es war sehr aufregend, dies so deutlich in geologischen Beweisen zu sehen.“

Professor Ian Hall, Co-Autor der Studie und Co-Chefwissenschaftler der IODP-Expedition, ergänzte:

Unsere Ergebnisse liefern das fehlende Bindeglied, wie die Antarktis und das Südpolarmeer auf die natürlichen Rhythmen des Klimasystems reagiert haben, die mit unserer Umlaufbahn um die Sonne verbunden sind.“

Die nächste Eiszeit kommt bestimmt

Auf die Frage, ob uns die nächste Eiszeit – aus geologischer Sicht – unmittelbar bevorstehe, antworteten die Forscher zurückhaltend. Zu schnell steigende Temperaturen könnten dazu führen, dass der natürliche Rhythmus der Eiszeitzyklen gestört werde. Ein zu warmes Südpolarmeer führe mitunter dazu, dass die antarktischen Eisberge zu schnell schmelzen und nicht weit genug reisen können, um die Veränderungen in der Ozeanzirkulation auszulösen, die wiederum für die Entstehung einer Eiszeit erforderlich sind.

Die letzte Eiszeit endete vor etwa 15.000 Jahren. Eine Warmzeit dauerte in der Vergangenheit durchschnittlich 20.000 Jahre, sodass uns noch einige Tausend Jahre Klimaoptimum bevorstehen, bevor es in die nächsten durchschnittlich 100.000 Jahre Eiszeit geht.

(Mit Material der Universität Cardiff)