Klima der letzten 1000 Jahre

Aus Klimawandel

Entwicklung des Klimas in Europa

Während der letzten 1200 Jahre hat es auf der Nordhalbkugel drei klimatisch unterschiedliche Epochen gegeben:[1]

Das auffälligste Merkmal des Klimas in den letzten 1000 Jahren ist der Temperaturanstieg am Ende des 20. Jahrhunderts, der nach heutiger Auffassung auf anthropogene Treibhausgasemissionen zurückzuführen ist. Als sehr außergewöhnlich ist dabei die Erwärmungsrate vom 19. zum 20. Jahrhundert einzustufen, die global überall ähnlich verlief. Davor vollzogen sich die Temperaturänderungen jedoch nicht überall gleichmäßig. So wurde die langfristige Erwärmung vom 17. bis zum 20. Jahrhundert in Nordamerika, Westeuropa und großen Teilen von Mittel- und Ostasien nachgewiesen, aber nicht auf Grönland, in Osteuropa und Nordwestasien. Nordeuropa erlebte sogar eine deutliche Abkühlung vom 18. zum 19. Jahrhundert, so dass hier das 19. Jahrhundert das kälteste Jahrhundert der letzten 1200 Jahre war.

Mittelalterliches Klimaoptimum

Die mittelalterlichen Klimaverhältnisse

Das letzte Jahrtausend begann mit einer relativ warmen Klimaepoche, dem "Mittelalterlichen Klimaoptimum". Der Höhepunkt dieser Epoche lag in Island und Nordamerika um 1100, in England um 1200 bis 1300. In einzelnen Regionen wie etwa in England lagen die Temperaturen um 1 bis 1,5 °C höher als im Mittel des 20. Jahrhunderts, was u.a. hier den Weinanbau ermöglichte. Die Besiedlung Islands und Grönlands und die Entdeckung Amerikas durch die Wikinger fielen in diese Zeit. Diese regionalen Klimaänderungen dürfen jedoch nicht mit der globalen Entwicklung und auch nicht mit der der Nordhalbkugel verwechselt werden. So war auch während des "mittelalterlichen Klimaoptimums" die Durchschnittstemperatur auf der Nordhalbkugel niedriger als heute. Sie war etwa so hoch wie in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts, jedoch etwa im Hochmittelalter (ca. 1000 bis 1300) kühler als in den Jahrzehnten nach 1970.[2] Während dieser Zeit waren die Temperaturen aller Wahrscheinlichkeit nach auch niedriger als zur Zeit des sogenannten Hauptoptimums des Holozäns vor 6000 bis 7000 Jahren.

Die räumliche Verbreitung der relativ warmen Temperaturen in der Mittelalterlichen Warmzeit scheint nicht so einheitlich gewesen zu sein wie die Erwärmung der Gegenwart. So lagen die Temperaturen auf Grönland deutlich über denen der meisten anderen Regionen. Wahrscheinlich war etwa ein Drittel der Erde im Mittelalter wärmer als die entsprechenden Gebiete heute, während zwei Drittel kühler waren als im späten 20. Jahrhundert.[2][3][4]

Ein weiteres Merkmal des mittelalterlichen Klimas waren langanhaltende und starke Dürren in manchen Regionen, so in den westlichen und inneren Vereinigten Staaten und im nördlichen Mexiko.[2] Im Vergleich zur Kleinen Eiszeit war es auch in Südeuropa verhältnismäßig trocken. Feucht war es dagegen in Nordwesteuropa, im südöstlichen Europa und im Mittleren Osten.

Ursachen der mittelalterlichen Klimaverhältnisse

Als Ursachen für die mittelalterlichen Klimaverhältnisse werden sowohl externe Antriebe wie interne Klimaschwankungen diskutiert. Lange Zeit wurde die Sonnenaktivität für die höheren Temperaturen verantwortlich gemacht. Allerdings werden die komplizierten Wechselwirkungen zwischen Sonneneinstrahlung und dem Klima, insbesondere der atmosphärischen Zirkulation, immer noch unzureichend verstanden. Möglicherweise haben interne klimatische Mechanismen relativ kleine Änderungen der Sonneneinstrahlung erheblich verstärkt. Der 11jährige Sonnenfleckenzyklus bewirkt z.B. nur eine Differenz von 0,2 W/m2. Seine Wirkung auf die Nordatlantische Oszillation (NAO), ENSO oder die Atlantischen Multidekaden-Oszillation (AMO) könnten jedoch zu deutlicheren Klimaänderungen geführt haben. Diese Frage zu klären ist von großer Bedeutung für die Zukunft. Auch in den nächsten Jahrzehnten könnten geringe Änderungen der Strahlung durch eine höhere Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre große Auswirkungen auf die natürlichen Klimaschwankungen haben.[2]

Tatsächlich scheint die NAO während der Mittelalterlichen Warmzeit in einem anderen Zustand gewesen zu sein als z.B. in der Kleinen Eiszeit.[5] Eine starke NAO hat im Mittelalter vor allem im Nordwesten Europas für recht milde und feuchte Winter gesorgt, während in Südeuropa eher Trockenheit herrschte. Bei den Westwinden deuten die Rekonstruktionen der früheren Klimaverhältnisse auf eine Abnahme von 10-20 % im Übergang zur Kleinen Eiszeit. Stärkere Westwinde könnten die Meridionale Umwälzzirkulation (MOC) im Nordatlantik intensiviert haben, was wiederum positiv auf die NAO zurückwirkt. Dadurch wurden die Temperaturverhältnisse in Europa nicht nur zusätzlich erhöht, sondern auch stabilisiert. Der Anstoß zu der mittelalterlichen Erwärmung lag sicherlich in einer Verstärkung der Solarstrahlung. Die Rückwirkungen im Klimasystem haben aber hiernach erst zu der eigentlichen Temperaturerhöhung geführt.

Simulation des Temperaturunterschieds zwischen der Mittelalterlichen Warmzeit (950-1250)und der Kleinen Eiszeit (1400-1700) mit einem Hamburger Klimamodell.[6]

Kleine Eiszeit

Zwischen 1200 und 1400 veränderte sich das Klima in Europa rapide, und nach dieser "Klimawende" begann die sogenannte "Kleine Eiszeit", die bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts andauerte und danach von dem "Modernen Optimum" (Christian Schönwiese), d.h. der gegenwärtig noch andauernden Erwärmung, abgelöst wurde. Der Beginn der "Kleinen Eiszeit" war gekennzeichnet durch intensive Sturmfluten an der deutschen und holländischen Küste im 14. Jahrhundert, denen Tausende von Menschen zum Opfer fielen und die den Küstenverlauf stark veränderten. Ganz Europa war im 14. Jahrhundert von kalten Sommern und Missernten heimgesucht, und viele Regionen, z.B. in England, verzeichneten Bevölkerungsrückgänge, die die durch die Pest sogar noch übertrafen.[7] Die normannische Besiedlung Grönlands endete so mit einer Katastrophe.

Die Kleine Eiszeit ist keineswegs einheitlich abgelaufen, sondern zeigt vor allem über den Landgebieten der Nordhalbkugel deutliche Schwankungen. So war das ganze 17. Jahrhundert wahrscheinlich die längste Periode anhaltend kalter Bedingungen während des Jahrtausends. Die Temperaturen lagen um bis zu 1 °C unter dem Mittel der letzten Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts (1961-1990) und waren besonders niedrig im Späten Maunder-Minimum (1675-1715). Darauf folgte ein milderes 18. und ein wieder kühleres 19. Jahrhundert.[8] Die Entwicklung lief jedoch weder hemisphärisch noch global synchron ab. Die Kleine Eiszeit zeigte sich am deutlichsten in der Nordatlantikregion. So gab es in Mitteleuropa ungewöhnlich kalte und trockene Winter mit 1-2 °C unter den normalen Werten des 17. Jahrhunderts. Das kühle 19. Jahrhundert war dagegen mehr in Nordamerika als in Eurasien ausgeprägt.

Die wesentlich spärlicheren Daten der Südhalbkugel zeigen keine sichtbaren Schwankungen zwischen den Jahrhunderten, auch wenn ein etwas kühleres 19. Jahrhundert erkennbar ist. Eine global einheitliche Klimaänderung scheint es im letzten Jahrtausend nur in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts gegeben zu haben.

Rekonstruierte Temperaturänderungen auf der Nordhalbkugel der letzten 1300 Jahre nach Proxydaten (Baumringe, Eisbohrkerne, Sedimente, Korallen u.a.) sowie instrumentelle Temperaturkurven seit dem 18. Jahrhundert: Die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts ist sehr wahrscheinlich die wärmsten Klimaperiode seit 1300 Jahren und das letzte Jahrzehnt das wärmste in dieser Zeit. Der IPCC-Bericht von 2001 hatte eine Temperaturkurve veröffentlicht, die als sogenannte "Hockeyschlägerkurve" zu intensiven Diskussionen geführt hat, da sie offensichtlich statistische Fehler enthielt (in dieser Abb. MBH1999). Die seitdem veröffentlichten Rekonstruktionen haben jedoch die Grundaussage der "Hockeyschlägerkurve" bestätigt (die letzten Jahrzehnte als wärmste Klimaperiode). Allerdings sind die natürlichen Schwankungen des Klimas offensichtlich größer als sie die "Hockeyschlägerkurve" zeigt. Als Ursache der natürlichen Schwankungen werden hauptsächlich Sonnenaktivität und Vulkanausbrüche angenommen. Für den Anstieg der Temperatur im 20. Jahrhundert sind hauptsächlich die vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen verantwortlich.

20. Jahrhundert

Ursachen der Klimaänderungen der letzten 1000 Jahre

Als Ursachen für die Klimaänderungen der letzten 1000 Jahre werden neben anthropogenen Faktoren vor allem Schwankungen der Sonneneinstrahlungen und Vulkanausbrüche diskutiert.[9] Daneben spielten offensichtlich auch interne Klimaschwankungen und Rückkopplungsmechanismen, wie z.B. die Eis-Albedo-Rückkopplung, eine gewichtige Rolle. Die Untersuchungen von grönländischen und antarktischen Eisbohrkernen haben ein ziemlich lückenloses Bild vulkanischer Eruptionen während der letzten 1000 Jahre entstehen lassen. Darin zeigt sich der Ausbruch des Krakatau (1883) ebenso wie der des Tambora (1815) und die wahrscheinlich größte Eruption der letzten 7000 Jahre auf der indonesischen Insel Lombok im Jahre 1257, deren Sulfat-Emissionen in die Stratosphäre achtmal höher als beim Ausbruch des Krakatau geschätzt werden.[10] Die Sonneneinstrahlung weist während der letzten 1000 Jahre zwei Maxima auf, das eine während des Mittelalters, das andere im 20. Jahrhundert, während sie während der kleinen Eiszeit relativ niedrig war. Das Minimum lag im 15. Jahrhundert.

In der vorindustriellen Zeit wurde die klimatische Variabilität nahezu ausschließlich durch den Vulkanismus und die Schwankungen in der Sonneneinstrahlung bestimmt. Die Variabilität der Solarstrahlung hatte einen Klimaeffekt von ca. 0,2-0,4 °C. Der Vulkanismus hat wahrscheinlich die spätmittelalterliche "Klimawende" ausgelöst und war auch für das Klima der "Kleinen Eiszeit" weitgehend mitverantwortlich. Der vulkanische Anteil an den Klimaänderungen zwischen 1400 und 1850 wird auf 41-49 % geschätzt. Im 20. Jahrhundert hatte die solare Einstrahlung einen relativ großen Einfluss von ca. 0,15-0,2 °C auf die Erwärmung in der ersten Jahrhunderthälfte, während die Erwärmung gegen Ende des Jahrhunderts größtenteils durch anthropogene Treibhausgas-Emissionen verursacht wurde.

Quellen

  1. ↑ Ljungqvist, F.C., et al. (2012): Northern Hemisphere temperature patterns in the last 12 centuries, Climate of the Past 8, 227-249
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Diaz, H. F., et al. (2011): Spatial and temporal characteristics of climate in Medieval times revisited, Bulletin of the American Meteorological Society, 92, 1487–1500
  3. ↑ Christiansen, B., and F.C. Ljungqvist (2012): The extra-tropical Northern Hemisphere temperature in the last two millennia: reconstructions of low-frequency variability, Climate of the Past 8, 765-786
  4. ↑ IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Box 6.4
  5. ↑ Trouet, V., J. Esper, N. E. Graham, A. Baker, J. D. Scourse, and D. C. Frank, 2009: Persistent positive North Atlantic Oscillation mode dominated the medieval climate anomaly. Science, 324, 78–80
  6. ↑ Jungclaus, J. H., et al. (2010): Climate and carbon-cycle variability over the last millennium, Clim. Past, 6, 723–737, doi:10.5194/cp-6-723-2010
  7. ↑ Schönwiese, Christian (1995): Klimaänderungen. Daten, Analysen, Prognosen, Berlin Heidelberg
  8. ↑ Jones, P. D., T. J. Osborn, and K. R. Briffa (2001): The Evolution of Climate Over the Last Millennium, Science 292, 662-667
  9. ↑ T.J. Crowley (2000): Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years, Science 2000 289, 270-277; IPCC 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Houghton, J.T. et al., eds), Cambridge and New York 2001, 2.3.3
  10. ↑ Lavigne, F., Degeai, J.P. et al. 2013. Source of the great AD 1257 mystery eruption unveiled, Samalas volcano, Rinjani Volcanic Complex, Indonesia. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110, 16742–16747

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