Känozoikum

Aus Klimawandel

Das Känozoikum oder die Erdneuzeit umfasst die Erdgeschichte der letzten 65 Millionen Jahre. Es ist die letzte Epoche des Phanerozoikums. Für die gegenwärtige Klimafrage zeigt ein Blick auf diese Epoche zweierlei:

  1. Die gewaltigen Klimaänderungen gegenüber heute von einer eisfreien zu einer vereisten Erde waren primär durch die Abnahme der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre bedingt.
  2. Die CO2-Konzentration zu Beginn des Känozoikums entspricht ungefähr den Projektionen des extremen IPCC-Szenarios RCP8.5 für das Ende des 21. Jahrhunderts.

Klimaänderungen im Känozoikum

Temperatur des tiefen Ozeans in den letzten 65 Millionen Jahren.

Im Känozoikum oder der Erdneuzeit, die vor 65 Millionen Jahre begann, hat sich das globale Klima von einem sehr warmen Zustand mit eisfreien Polen in ein sehr kaltes Klima mit polaren Eiskappen und massiven kontinentalen Eisschilden verwandelt. Dieser Prozess mündete in das gegenwärtige Eiszeitalter. Zu Beginn des Känozoikums stieg die Temperatur zunächst deutlich an, möglicherweise als Erholung aus den Folgen eines großen Meteoriteneinschlags, denen wahrscheinlich auch die Dinosaurier der Kreidezeit zum Opfer gefallen waren. Vor etwa 50 Millionen Jahre v.h. hatte dieser Anstieg mit Temperaturen, die vielleicht 12 °C über den gegenwärtigen lagen, seinen Höhepunkt erreicht. Danach fielen die Temperaturen zunehmend, bis schließlich die Bildung des antarktischen Eisschildes vor ca. 35 Millionen Jahren den Beginn der känozoischen Vereisung der Erde markierte. Seit ungefähr 15 Millionen Jahre v.h. bewegte sich das Erdklima nahezu kontinuierlich auf die kalten Verhältnisse des Quartärs zu, und seit 7-8 Millionen Jahren v.h. begann auch die Nordhemisphäre in den hohen Breiten und Hochgebirgsregionen allmählich zu vereisen und das grönländische Inlandeis bildete sich heraus.[1]

Ursachen der Klimaänderungen

Der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in den letzten ca. 60 Millionen Jahren. Die Daten beruhen hauptsächlich auf ozeanbasierten Proxydaten, die vom 6. IPCC-Bericht als deutlich verlässlicher eingeschätzt werden als etwa die landbasierte Stomata-Methode.[2]

Worin liegen die Ursachen der Klimaschwankungen und besonders der epochalen Abkühlung des Erdklimas im Känozoikum? Über die gesamte Zeit des Känozoikums geht es um Klimaänderungen auf Zeitskalen von Jahrmillionen, z.B. um Abkühlungstrends über 20 Millionen Jahre und mehr. Solche Änderungstrends haben ihre Ursache im wesentlichen in plattentektonischen Verschiebungen von Kontinenten. Dadurch ändert sich die Verteilung von Land und Meer, Gebirge entstehen oder flache Meere verschwinden unter Landmassen. Im Känozoikum setzte sich die Öffnung des Atlantiks fort, die Meeresverbindungen um die Antarktis öffneten und erweiterten sich, und gegen Ende der Epoche schloss sich die mittelamerikanischen Landbrücke. Diese tektonischen Vorgänge haben die Meeresströmungen beeinflusst, die Eisbildung und damit die Albedo, die atmosphärische Zirkulation und den hydrologischen Zyklus. Ein wichtiger Prozess war die Kollision Indiens mit Asien und die nachfolgende Aufwölbung des Himalayas und des tibetischen Plateaus, durch die Kohlendioxid bei vulkanischen Prozessen ausgegast und bei Verwitterungsprozessen aus der Atmosphäre gebunden wurde.

Klimaantrieb im Känozoikum durch Sonne, Albedo und Treibhausgase in den letzten 65 Millionen Jahren.

Große tektonische Veränderungen vollzogen sich im Känozoikum allerdings nicht mehr. Die Erde besaß schon zu Beginn des Zeitraums im wesentlichen die heutige Verteilung von Land und Meer. Es gab jedoch noch wichtige Gebirgsbildungsprozesse. Hierdurch wurde anfänglich der Vulkanismus angeregt, der wesentlich verantwortlich für Ausgasungen von CO2 war und so vermutlich für die anfängliche deutliche Erwärmung bis 50 Millionen Jahre v.h. verantwortlich war. Er ließ den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre zunächst von etwa 1000 ppm auf über 1500 ppm um 50 Millionen Jahre v.h. steigen.[3] Nachdem die Gebirge herausgehoben waren (ab ca. 35 Mill. Jahre v.h.), dominierten Verwitterungsprozesse, die sehr viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre banden, so dass der CO2-Gehalt von 1500 ppm auf unter 500 ppm im Miozän (17-13,8 Mio. Jahre vh.)[3] fiel, und damit das heutige kühlere Eiszeitalter einleiteten.

Veränderung des Meeresspiegels über die letzten 65 Mio. Jahre (Känozoikum). Gestrichelte Linie: unsichere Datenlage.

Für einzelne Effekte haben wahrscheinlich auch lokale plattentektonische Veränderungen eine Rolle gespielt. So ist die antarktische Eisbildung wahrscheinlich auch durch die Öffnung der ozeanischen Passage zwischen Antarktis und Südamerika mit verursacht worden, durch die die Antarktis thermisch isoliert wurde. Und der Beginn des gegenwärtigen Eiszeitalters steht wohl auch mit der Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke in Zusammenhang, durch die Meeresströmungen so weit bis in den Nordatlantik umgelenkt wurden, dass genügend Feuchtigkeit für die Bildung von großen kontinentalen Eismassen auf der Nordhalbkugel zur Verfügung stand.[4]

Andere Faktoren wie die Solarstrahlung oder die Albedo spielten entweder keine oder für das gesamte Känozoikum nur eine untergeordnete Rolle. Die Intensität der Sonnenstrahlung hat mit der allgemeinen Abkühlung im Känozoikum gar nichts zu tun. Sie nahm in den letzten 65 Millionen Jahren sogar geringfügig zu. Auch die Albedo der Erdoberfläche veränderte sich über lange Zeiträume kaum, hatte dann aber ab ca. 15 Millionen Jahre v.h. etwa den gleichen Anteil an der weiteren Abkühlung der Erde wie die Treibhausgase.

Besonders interessant im Hinblick auf die heutige Situation ist die Zeit vor etwa 3 Millionen Jahren, das mittlere Pliozän. Diese Klimaepoche war sehr ähnlich den Verhältnissen, die Klimamodelle für das Ende des 21. Jahrhunderts prognostizieren. Die Temperaturen lagen um 2-3 °C über den vorindustriellen Temperaturen, die CO2-Konzentration war ähnlich hoch wie heute.[5] Der Meeresspiegel lag jedoch um 22 m höher als heute.[3] An diese Zeit schloss sich unmittelbar das gegenwärtige Eiszeitalter an.

Auch das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (in der Fachwelt als PETM abgekürzt) vor etwa 50 Millionen Jahren findet in diesem Zusammenhang Beachtung. Während des Paläozän/Eozän-Temperaturmaximums kam es zu einem plötzlichen Temperaturanstieg um 5-6 °C, in höheren Breiten sogar bis zu 20 °C. Als Ursache gilt ein plötzlicher Anstieg des Kohlendioxid-Gehalts auf über 1000 ppm,[3] wie er durch menschliche Aktivitäten auch für das Ende dieses Jahrhundert im schlimmsten Fall für möglich gehalten wird. Als Quelle für den CO2-Anstieg werden instabil gewordene Methanhydratvorkommen am Meeresgrund oder vulkanische CO2-Emissionen diskutiert.[6][3]

Pliozän

Einzelnachweise

  1. ↑ Hansen, J. et al. (2008): Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim?
  2. ↑ IPCC (2021): Climate Change 2021: The Physical Science Basis, 2.2.3.1
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Miller, K.G., W.J. Schmelz, J.V. Browning et al. (2020): Ancient Sea Level as Key to Future, Oceanography 33, 2, 33-41
  4. ↑ 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
  5. ↑ ppm (Teile pro Million) ist das Verhältnis der Anzahl von Treibhausgasmolekülen zur Gesamtzahl der Moleküle in trockener Luft.
  6. ↑ IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, 6.3

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