Beginn des Eiszeitalters: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Bild:Temp_60Mio.jpg|thumb|420px|Temperatur des tiefen Ozeans in den letzten 65 Millionen Jahren.]]
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[[Bild:CO2_60Mio.jpg|thumb|420px|Der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in den letzten 60 Millionen Jahren.]]
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Die Erde hat sich auch vor Beginn des Eiszeitalters schon mit ähnlichen Schwankungen um die Sonne bewegt. Warum hat dann aber das gegenwärtige Eiszeitalter erst vor 2,7 Mill. Jahren eingesetzt? Dafür werden vor allem zwei Ursachen diskutiert.
Die Erde hat sich schon lange vor Beginn des [[Eiszeitalter]]s mit ähnlichen [[Erdbahnparameter|Schwankungen um die Sonne]] bewegt wie in den letzten drei Millionen Jahren. Warum hat dann aber das gegenwärtige Eiszeitalter erst vor 2,7 Mill. Jahren eingesetzt? Dafür werden vor allem zwei Ursachen diskutiert.


== Die CO<sub>2</sub>-Abnahme ==
== Die CO<sub>2</sub>-Abnahme ==


Die bedeutendste Ursachen ist wahrscheinlich die veränderte Zusammensetzung der Atmosphäre seit dem frühen [[Känozoikum]].<ref name="Ruddiman 2010">Ruddiman, W.F. (2010): A Paleoclimatic Enigma?, Science 328, 838-839</ref> Am Beginn des Känozoikums vor 50-60 Millionen Jahren lag der CO<sub>2</sub>-Gehalt bei 1000-1500 ppm (ein Wert, der nach dem extremen [[IPCC]]-[[Klimaszenarien|Szenario]] A1Fl bis zum Jahr 2100 erreicht werden könnte). Vor 10-20 Millionen Jahren v.h. war dieser Wert auf 350-400 ppm gesunken und ging dann zwischen 5 und 2 Mio. Jahren v.h. auf weniger als 300 ppm zurück.<ref name="Sarntheim 2011">Sarnthein, M. (2011): Beginn der großen Vereisung im Quartär und und zur Rolle von Ozean und CO<sub>2</sub>, in: José L. Lozán et al. (Hrsg.): Warnsignal Klima: Die Meere - Änderungen und Risiken. Wissenschaftliche Auswertungen, Hamburg, 120-125</ref> Die letzte Absenkung des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre hatte eine Abkühlung auf Grönland um 2-3 °C zur Folge. Als Begründung für den CO<sub>2</sub>-Rückgang werden verschiedene Vorgänge angenommen. Durch große Gebirgsbildungsprozesse, vor allem die Aufwölbung des Himalayas und des tibetischen Plateaus, der zentralen Anden mit dem Altiplano und der kanadischen Rocky Mountains, wurde ab etwa 36 Millionen Jahre v.h. Kohlendioxid bei Verwitterungsprozessen in hohen Maßen aus der Atmosphäre gebunden und dem Ozean zugeführt. Damit begann eine tendenzielle Abkühlung, die zunächst die Bildung des [[Antarktischer Eisschild|antarktischen Eisschildes]] einleitete und später zur Vereisung der Nordhalbkugel geführt haben soll.  
Die bedeutendste Ursache ist wahrscheinlich die veränderte Zusammensetzung der Atmosphäre seit dem frühen [[Känozoikum]].<ref name="Ruddiman 2010">Ruddiman, W.F. (2010): A Paleoclimatic Enigma?, Science 328, 838-839</ref> Am Beginn des Känozoikums vor 50-60 Millionen Jahren lag der [[Kohlendioxid|CO<sub>2</sub>]]-Gehalt bei 1000-1500 ppm (ein Wert, der nach dem extremen [[IPCC]]-[[Klimaszenarien|Szenario]] A1Fl bis zum Jahr 2100 erreicht werden könnte). Vor 10-20 Millionen Jahren v.h. war dieser Wert auf 350-400 ppm gesunken und ging dann zwischen 5 und 2 Mio. Jahren v.h. auf weniger als 300 ppm zurück.<ref name="Sarntheim 2011">Sarnthein, M. (2011): Beginn der großen Vereisung im Quartär und und zur Rolle von Ozean und CO<sub>2</sub>, in: José L. Lozán et al. (Hrsg.): Warnsignal Klima: Die Meere - Änderungen und Risiken. Wissenschaftliche Auswertungen, Hamburg, 120-125</ref> Die letzte [[Geschichte der Erdatmosphäre|Absenkung des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre]] hatte eine Abkühlung auf Grönland um 2-3 °C zur Folge. Als Begründung für den CO<sub>2</sub>-Rückgang werden verschiedene Vorgänge angenommen. Durch große Gebirgsbildungsprozesse, vor allem die Aufwölbung des Himalayas und des tibetischen Plateaus, der zentralen Anden mit dem Altiplano und der kanadischen Rocky Mountains, wurde ab etwa 36 Millionen Jahre v.h. Kohlendioxid bei Verwitterungsprozessen in hohen Maßen aus der Atmosphäre gebunden und dem Ozean zugeführt. Damit begann eine tendenzielle Abkühlung, die zunächst die Bildung des [[Antarktischer Eisschild|antarktischen Eisschildes]] einleitete und später zur Vereisung der Nordhalbkugel geführt haben soll.  
[[Bild:Panama Hypothese.jpg|thumb|420px|Folgen der Umlenkung des Golfstroms]]
[[Bild:Panama Hypothese.jpg|thumb|420px|Folgen der Umlenkung des Golfstroms]]
== Die Schließung der mittelamerikanischen Landbrück ==


Auch die Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke, die bereits vor 13 Millionen Jahre begann und vor 2,7 Millionen Jahren nahezu beendet war, wird als Ursache für den Beginn des Eiszeitalters diskutiert.<ref name="Ruddiman 2010" /><ref name="Sarntheim 2011" /> Hierdurch entstand erst die heute das nordatlantische Klima bestimmende Thermohaline Zirkulation mit Golf- und Nordatlantikstrom.<ref>Haug, G., R. Tiedemann und R. Zahn (2002): Vom Panama-Isthmus zum Grönlandeis, Spektrum der Wissenschaft Dossier 1/2002, 50-52; Driscoll, N.W. and G.H. Haug (1998): A Short Circuit in Thermohaline Circulation: A Cause for Northern Hemisphere Glaciation?, Science 282, 436-438; Haug, G.H. and R. Tiedemann (1998): Effect of the formation of the Isthmus of Panama on Atlantic Ocean thermohaline circulation, Nature 393, 673-676</ref> Das ozeanische Strömungssystem, das bis dahin zwischen den beiden amerikanischen Kontinenten den Atlantik mit dem Pazifik verband, organisierte sich neu und nahm das heutige Aussehen im Nordatlantik an. Dadurch wurde wie in der Gegenwart warmes und salzreiches Wasser weit nach Norden transportiert, die Verdunstung in den höheren nördlichen Breiten verstärkt und Wasserdampf zunehmend über die großen Landmassen transportiert. Damit war genügend Feuchtigkeit in der Atmosphäre zur Bildung von großen Eismassen vorhanden. Die verminderte [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]] der nächsten "kühlen" Phase der Milankovitch-Zyklen sorgte dann dafür, dass der [[Niederschlag]] als [[Schnee]] auf die Landflächen der höheren Breiten fiel und auch im Sommer zu einem großen Teil liegen blieb. Und als Folge entwickelten sich die ersten großen [[Eisschilde]] auf der Nordhalbkugel, und der Beginn des Pleistozäns war eingeleitet.
== Die Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke ==


Wahrscheinlich lässt sich der Beginn des Eiszeitalters jedoch nicht auf einen einzigen tektonischen Vorgang zurückführen.<ref>Ravelo, A.C. et al. (2004): Regional climate shifts caused by gradual global cooling in the Pliocene epoch, Nature 429, 263-267</ref> Weitere Vorgänge spielten möglicherweise ebenfalls eine Rolle, so die Anhebung großer Landmassen in kühlere Zonen der Atmosphäre oder die allmähliche plattentektonische Verschiebung der Kontinenten der Nordhalbkugel Richtung Pol.
Auch die Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke, die bereits vor 13 Millionen Jahre begann und vor 2,7 Millionen Jahren nahezu beendet war, wird als Ursache für den Beginn des Eiszeitalters diskutiert.<ref name="Ruddiman 2010" /><ref name="Sarntheim 2011" /> Hierdurch entstand erst die heute das nordatlantische Klima bestimmende [[Thermohaline Zirkulation der Vergangenheit|Thermohaline Zirkulation]] mit [[Golfstrom|Golf-]] und [[Globales_Förderband#Nordatlantikstrom|Nordatlantikstrom]].<ref>Haug, G., R. Tiedemann und R. Zahn (2002): Vom Panama-Isthmus zum Grönlandeis, Spektrum der Wissenschaft Dossier 1/2002, 50-52; Driscoll, N.W. and G.H. Haug (1998): A Short Circuit in Thermohaline Circulation: A Cause for Northern Hemisphere Glaciation?, Science 282, 436-438; Haug, G.H. and R. Tiedemann (1998): Effect of the formation of the Isthmus of Panama on Atlantic Ocean thermohaline circulation, Nature 393, 673-676</ref> Das [[Meeresströmungen|ozeanische Strömungssystem]], das bis dahin zwischen den beiden amerikanischen Kontinenten den Atlantik mit dem Pazifik verband, organisierte sich neu und nahm das heutige Aussehen im Nordatlantik an. Dadurch wurde wie in der Gegenwart warmes und salzreiches Wasser weit nach Norden transportiert, die [[Verdunstung]] in den höheren nördlichen Breiten verstärkt und [[Wasserdampf]] zunehmend über die großen Landmassen transportiert. Damit war genügend Feuchtigkeit in der Atmosphäre zur Bildung von großen Eismassen vorhanden. Die verminderte [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]] der nächsten "kühlen" Phase der Milankovitch-Zyklen sorgte dann dafür, dass der [[Niederschlag]] als [[Schnee]] auf die Landflächen der höheren Breiten fiel und auch im Sommer zu einem großen Teil liegen blieb. Und als Folge entwickelten sich die ersten großen [[Eisschilde]] auf der Nordhalbkugel, und der Beginn des [[Eiszeitalter|Pleistozäns]] war eingeleitet.
 
Wahrscheinlich lässt sich der Beginn des Eiszeitalters jedoch nicht auf einen einzigen tektonischen Vorgang zurückführen.<ref>Ravelo, A.C. et al. (2004): Regional climate shifts caused by gradual global cooling in the Pliocene epoch, Nature 429, 263-267</ref> Weitere Vorgänge spielten möglicherweise ebenfalls eine Rolle, so die Anhebung großer Landmassen in kühlere Zonen der Atmosphäre oder die allmähliche plattentektonische Verschiebung der Kontinenten der Nordhalbkugel Richtung Pol. So verursachten vor ungefähr 5 Millionen Jahren Prozesse im Erdmantel eine Anhebung von Ostgrönland um mehr als 3000 m, und plattentektonische Bewegungen seit 60 Millionen Jahren bewirkten eine Verschiebung der Lage Grönlands Richtung Pol.<ref>Steinberger, et al. (2014): The key role of global solid-Earth processes in preconditioning Greenland's glaciation since the Pliocene, Terra Nova, DOI: 10.1111/ter.12133</ref>


== Feedbackprozesse ==
== Feedbackprozesse ==


Hinzu kamen verschiedene Feedbackprozesse, vor allem der Eis-Albedo-Effekt. Das wachsende Eis der Antarktis hat aber möglicherweise schon vor Beginn der eigentlichen Eiszeit mit zu deren Entstehung beigetragen, indem es für eine Umverteilung der Wärme in den Ozeanen gesorgt hat.<ref name="McKay 2014">McKay, R. (2014): Did Antarctica initiate the ice age cycles?, Science 346, 812-813</ref> Im späten Pliozän, 3,3 bis 2,6 Mio Jahre v.h., kühlte sich das Klima der Erde erneut ab und führte zu einer weiteren Ausdehnung des Antarktischen Eisschildes. Zugleich kühlte sich das Teifenwasser des Nordatlantiksum ca. 2 °C ab, während sich dasjenige des Nordpazifiks um ca. 1,5 °C erwärmte. Das sollte eigentlich dazu führen, dass durch das Globale Förderband mehr salzreiches, relativ warmes Wasser vom tiefen Atlantik im Südlichen Ozean an die Oberfläche gelangte und in den Pazifik transportiert würde, wo es auch die Atmosphäre erwärmte. Dieser Vorgang wurde jedoch dadurch unterbrochen, dass sich um den Antarktischen Eisschild auch das Meereis stark ausdehnte und verhinderte, dass das warme Atlantikwasser aufsteigen und seine Wärme an die Atmosphäre abgeben konnte. Das warme und salreiche Wasser wurde stattdessn in den tiefen Pazifik abgedrängt.
Hinzu kamen verschiedene Feedbackprozesse, vor allem der [[Eis-Albedo-Rückkopplung|Eis-Albedo-Effekt]]. Das wachsende [[Antarktischer Eisschild|Eis der Antarktis]] hat aber möglicherweise schon vor Beginn des eigentlichen Eiszeitalters mit zu deren Entstehung beigetragen, indem es für eine Umverteilung der Wärme in den Ozeanen gesorgt hat.<ref name="McKay 2014">McKay, R. (2014): Did Antarctica initiate the ice age cycles?, Science 346, 812-813</ref> Im späten [[Känozoikum|Pliozän]], 3,3 bis 2,6 Mio Jahre vh., kühlte sich das Klima der Erde erneut ab und führte zu einer weiteren Ausdehnung des [[Antarktischer Eisschild|Antarktischen Eisschildes]]. Zugleich kühlte sich das Tiefenwasser des Nordatlantiks um ca. 2 °C ab, während sich dasjenige des Nordpazifiks um ca. 1,5 °C erwärmte. Das sollte eigentlich dazu führen, dass durch das [[Globales Förderband|Globale Förderband]] mehr salzreiches, relativ warmes Wasser vom tiefen Atlantik im Südlichen Ozean an die Oberfläche gelangte und in den Pazifik transportiert würde, wo es auch die Atmosphäre erwärmte. Dieser Vorgang wurde jedoch dadurch unterbunden, dass sich um den Antarktischen Eisschild herum auch das [[Meereis]] stark ausdehnte und verhinderte, dass das warme Atlantikwasser aufsteigen und seine Wärme an die Atmosphäre abgeben konnte. Das warme und salzreiche Wasser wurde stattdessn in den tiefen Pazifik abgedrängt.


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
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== Weblinks ==
== Weblinks ==
* M. Sarnthein (2013): [http://www.warnsignale.uni-hamburg.de/?page_id=1511 Beginn der großen Vereisungen im Quartär und zur Rolle von Ozean und CO2], in: J. Lozan: [http://www.warnsignale.uni-hamburg.de/?page_id=307 WARNSIGNAL KLIMA: Die Meere – Änderungen & Risiken]
* Böse, M. (2015): [http://www.klima-warnsignale.uni-hamburg.de/eis-der-erde/eis-der-erde_kap_2-3/ Der Beginn des gegenwärtigen Eiszeitalters]. In: Lozán, J. L., H. Grassl, D. Kasang, D. Notz & H. Escher-Vetter (Hrsg.). [http://www.klima-warnsignale.uni-hamburg.de/eis-der-erde/ Warnsignal Klima: Das Eis der Erde.] pp. 43-50.
 
* M. Sarnthein (2013): [https://www.klima-warnsignale.uni-hamburg.de/weltmeer/diemeere_kap3_2/ Beginn der großen Vereisungen im Quartär und zur Rolle von Ozean und CO2], in: J. Lozan: [http://www.warnsignale.uni-hamburg.de/?page_id=307 WARNSIGNAL KLIMA: Die Meere – Änderungen & Risiken]


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Version vom 3. Januar 2019, 10:02 Uhr

Temperatur des tiefen Ozeans in den letzten 65 Millionen Jahren.
Datei:CO2 60Mio.jpg
Der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in den letzten 60 Millionen Jahren.

Die Erde hat sich schon lange vor Beginn des Eiszeitalters mit ähnlichen Schwankungen um die Sonne bewegt wie in den letzten drei Millionen Jahren. Warum hat dann aber das gegenwärtige Eiszeitalter erst vor 2,7 Mill. Jahren eingesetzt? Dafür werden vor allem zwei Ursachen diskutiert.

Die CO2-Abnahme

Die bedeutendste Ursache ist wahrscheinlich die veränderte Zusammensetzung der Atmosphäre seit dem frühen Känozoikum.[1] Am Beginn des Känozoikums vor 50-60 Millionen Jahren lag der CO2-Gehalt bei 1000-1500 ppm (ein Wert, der nach dem extremen IPCC-Szenario A1Fl bis zum Jahr 2100 erreicht werden könnte). Vor 10-20 Millionen Jahren v.h. war dieser Wert auf 350-400 ppm gesunken und ging dann zwischen 5 und 2 Mio. Jahren v.h. auf weniger als 300 ppm zurück.[2] Die letzte Absenkung des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre hatte eine Abkühlung auf Grönland um 2-3 °C zur Folge. Als Begründung für den CO2-Rückgang werden verschiedene Vorgänge angenommen. Durch große Gebirgsbildungsprozesse, vor allem die Aufwölbung des Himalayas und des tibetischen Plateaus, der zentralen Anden mit dem Altiplano und der kanadischen Rocky Mountains, wurde ab etwa 36 Millionen Jahre v.h. Kohlendioxid bei Verwitterungsprozessen in hohen Maßen aus der Atmosphäre gebunden und dem Ozean zugeführt. Damit begann eine tendenzielle Abkühlung, die zunächst die Bildung des antarktischen Eisschildes einleitete und später zur Vereisung der Nordhalbkugel geführt haben soll.

Folgen der Umlenkung des Golfstroms

Die Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke

Auch die Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke, die bereits vor 13 Millionen Jahre begann und vor 2,7 Millionen Jahren nahezu beendet war, wird als Ursache für den Beginn des Eiszeitalters diskutiert.[1][2] Hierdurch entstand erst die heute das nordatlantische Klima bestimmende Thermohaline Zirkulation mit Golf- und Nordatlantikstrom.[3] Das ozeanische Strömungssystem, das bis dahin zwischen den beiden amerikanischen Kontinenten den Atlantik mit dem Pazifik verband, organisierte sich neu und nahm das heutige Aussehen im Nordatlantik an. Dadurch wurde wie in der Gegenwart warmes und salzreiches Wasser weit nach Norden transportiert, die Verdunstung in den höheren nördlichen Breiten verstärkt und Wasserdampf zunehmend über die großen Landmassen transportiert. Damit war genügend Feuchtigkeit in der Atmosphäre zur Bildung von großen Eismassen vorhanden. Die verminderte Sonneneinstrahlung der nächsten "kühlen" Phase der Milankovitch-Zyklen sorgte dann dafür, dass der Niederschlag als Schnee auf die Landflächen der höheren Breiten fiel und auch im Sommer zu einem großen Teil liegen blieb. Und als Folge entwickelten sich die ersten großen Eisschilde auf der Nordhalbkugel, und der Beginn des Pleistozäns war eingeleitet.

Wahrscheinlich lässt sich der Beginn des Eiszeitalters jedoch nicht auf einen einzigen tektonischen Vorgang zurückführen.[4] Weitere Vorgänge spielten möglicherweise ebenfalls eine Rolle, so die Anhebung großer Landmassen in kühlere Zonen der Atmosphäre oder die allmähliche plattentektonische Verschiebung der Kontinenten der Nordhalbkugel Richtung Pol. So verursachten vor ungefähr 5 Millionen Jahren Prozesse im Erdmantel eine Anhebung von Ostgrönland um mehr als 3000 m, und plattentektonische Bewegungen seit 60 Millionen Jahren bewirkten eine Verschiebung der Lage Grönlands Richtung Pol.[5]

Feedbackprozesse

Hinzu kamen verschiedene Feedbackprozesse, vor allem der Eis-Albedo-Effekt. Das wachsende Eis der Antarktis hat aber möglicherweise schon vor Beginn des eigentlichen Eiszeitalters mit zu deren Entstehung beigetragen, indem es für eine Umverteilung der Wärme in den Ozeanen gesorgt hat.[6] Im späten Pliozän, 3,3 bis 2,6 Mio Jahre vh., kühlte sich das Klima der Erde erneut ab und führte zu einer weiteren Ausdehnung des Antarktischen Eisschildes. Zugleich kühlte sich das Tiefenwasser des Nordatlantiks um ca. 2 °C ab, während sich dasjenige des Nordpazifiks um ca. 1,5 °C erwärmte. Das sollte eigentlich dazu führen, dass durch das Globale Förderband mehr salzreiches, relativ warmes Wasser vom tiefen Atlantik im Südlichen Ozean an die Oberfläche gelangte und in den Pazifik transportiert würde, wo es auch die Atmosphäre erwärmte. Dieser Vorgang wurde jedoch dadurch unterbunden, dass sich um den Antarktischen Eisschild herum auch das Meereis stark ausdehnte und verhinderte, dass das warme Atlantikwasser aufsteigen und seine Wärme an die Atmosphäre abgeben konnte. Das warme und salzreiche Wasser wurde stattdessn in den tiefen Pazifik abgedrängt.

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 Ruddiman, W.F. (2010): A Paleoclimatic Enigma?, Science 328, 838-839
  2. 2,0 2,1 Sarnthein, M. (2011): Beginn der großen Vereisung im Quartär und und zur Rolle von Ozean und CO2, in: José L. Lozán et al. (Hrsg.): Warnsignal Klima: Die Meere - Änderungen und Risiken. Wissenschaftliche Auswertungen, Hamburg, 120-125
  3. Haug, G., R. Tiedemann und R. Zahn (2002): Vom Panama-Isthmus zum Grönlandeis, Spektrum der Wissenschaft Dossier 1/2002, 50-52; Driscoll, N.W. and G.H. Haug (1998): A Short Circuit in Thermohaline Circulation: A Cause for Northern Hemisphere Glaciation?, Science 282, 436-438; Haug, G.H. and R. Tiedemann (1998): Effect of the formation of the Isthmus of Panama on Atlantic Ocean thermohaline circulation, Nature 393, 673-676
  4. Ravelo, A.C. et al. (2004): Regional climate shifts caused by gradual global cooling in the Pliocene epoch, Nature 429, 263-267
  5. Steinberger, et al. (2014): The key role of global solid-Earth processes in preconditioning Greenland's glaciation since the Pliocene, Terra Nova, DOI: 10.1111/ter.12133
  6. McKay, R. (2014): Did Antarctica initiate the ice age cycles?, Science 346, 812-813

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