Eiszeitalter: Unterschied zwischen den Versionen

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== Erdgeschichte ==
== Erdgeschichte ==


Eiszeitalter gab es auch in früheren Epochen der Erdgeschichte, die jedoch während der meisten Zeit eisfrei war. Das gegenwärtige Eiszeitalter wird in der Fachsprache als Quartär bezeichnet und in das Pleistozän (das eigentliche Eiszeitalter) und das Holozän (die Nacheiszeit) untergliedert. Es ist die jüngste Phase des [[Känozoikum|Känozoikums]], der Erdneuzeit. Die jüngste Vereisung der Erde setzte allerdings bereits sehr viel früher als das gegenwärtige Eiszeitalter ein. Bereits ca. 35 Mill. Jahre vor heute bildete sich der antarktische Eisschild. Erst mit der Vereisung auch der Arktis begann das Quartär. Zusammen mit anderen Eiszeitaltern der Erdgeschichte zeichnet sich das Quartär dadurch aus, dass um beide Pole herum größere Eisschilde zu finden sind. Diese Eismassen stießen vor allem auf der Nordhalbkugel in den Kaltzeiten weit nach Süden vor und banden so viel Wasser, dass sich der Meeresspiegel um 100 m und mehr gegenüber den Warmzeiten senkte. So lag der Meeresspiegel im letzten glazialen Maximum vor etwa 20 000 Jahren um 130 m niedriger als heute, woraus sich ableiten lässt, dass das gesamte globale Eisvolumen um 50 Millionen km<sup>3</sup> größer als das gegenwärtige war.
Eiszeitalter gab es auch in früheren Epochen der Erdgeschichte, die jedoch während der meisten Zeit eisfrei war. Das gegenwärtige Eiszeitalter wird in der Fachsprache als Quartär bezeichnet und in das Pleistozän (das eigentliche Eiszeitalter) und das Holozän (die Nacheiszeit) untergliedert. Es ist die jüngste Phase des [[Känozoikum|Känozoikums]], der Erdneuzeit. Die jüngste Vereisung der Erde setzte allerdings bereits sehr viel früher als das gegenwärtige Eiszeitalter ein. Bereits ca. 35 Mill. Jahre vor heute bildete sich der antarktische Eisschild. Erst mit der Vereisung auch der Arktis um etwa 2,7 Mill. Jahre v.h. begann dann das Quartär. Zusammen mit anderen Eiszeitaltern der Erdgeschichte zeichnet sich das Quartär dadurch aus, dass um beide Pole herum größere Eisschilde zu finden sind. Diese Eismassen stießen vor allem auf der Nordhalbkugel in den Kaltzeiten weit nach Süden vor und banden so viel Wasser, dass sich der Meeresspiegel um 100 m und mehr gegenüber den Warmzeiten senkte. So lag der Meeresspiegel im letzten glazialen Maximum vor etwa 20 000 Jahren um 130 m niedriger als heute, woraus sich ableiten lässt, dass das gesamte globale Eisvolumen um 50 Millionen km<sup>3</sup> größer als das gegenwärtige war.


===Kalt- und Warmphasen===
Während des gegenwärtigen Eiszeitalters wechseln sich warme und kalte Perioden in einem Zyklus von ungefähr 100 000 Jahren ab. Das Quartär umfasste über 20 Kalt-/Warmzeit-Zyklen, wobei die Amplitude der früheren Zyklen wahrscheinlich geringer war als die der späteren.  Dem Holozän der Gegenwart ging vor ungefähr 130 000 bis 116 000 Jahren das Eem und vor etwa 230 000 Jahren die Holstein-Warmzeit voraus. Das Eem dauerte von 130 000 bis 115 000 Jahre v.h. und war um etwa 2 °C wärmer als das Holozän. Vor allem die Winter waren offensichtlich wesentlich milder. Die Warmzeiten dauerten zwischen 10 000 und 30 000 Jahren.<ref>IPCC 2007 6.4.1.5</ref> Dazwischen lagen verschiedene Kaltzeiten wie die Weichsel-, die Saale- oder die Elster-Kaltzeit.  
Während des gegenwärtigen Eiszeitalters wechseln sich warme und kalte Perioden in einem Zyklus von ungefähr 100 000 Jahren ab. Das Quartär umfasste über 20 Kalt-/Warmzeit-Zyklen, wobei die Amplitude der früheren Zyklen wahrscheinlich geringer war als die der späteren.  Dem Holozän der Gegenwart ging vor ungefähr 130 000 bis 116 000 Jahren das Eem und vor etwa 230 000 Jahren die Holstein-Warmzeit voraus. Das Eem dauerte von 130 000 bis 115 000 Jahre v.h. und war um etwa 2 °C wärmer als das Holozän. Vor allem die Winter waren offensichtlich wesentlich milder. Die Warmzeiten dauerten zwischen 10 000 und 30 000 Jahren.<ref>IPCC 2007 6.4.1.5</ref> Dazwischen lagen verschiedene Kaltzeiten wie die Weichsel-, die Saale- oder die Elster-Kaltzeit.  


In den Kaltzeiten gab es kräftige Temperaturschwankungen, die besonders für die letzte Kaltzeit gut belegt sind. Diese sogenannten Stadiale wurden immer wieder von wärmeren Interstadialen, den sogenannten Dansgaard-Oeschger-Zyklen, unterbrochen. Außerdem gab es noch die besonders kalten Heinrich-Events, bei denen es zum Erliegen der [[Globales Förderband|thermohalinen Zirkulation]] kam. Während des Weichsel-Hochglazials, das ebenfalls von Interstadialen unterbrochen war, lagen die Temperaturen in Nordwestdeutschland um 7-10 °C unter den heutigen. Die Weichsel-Kaltzeit schloss mit heftigen Klimaschwankungen, der warmen Alleröd- und der kalten Jüngeren Dryas-Phase.
===Kaltzeitliche Klimaschwankungen===
 
Bei einem Vergleich zwischen der aktuellen Warmzeit und der letzten Kaltzeit fällt auf, dass es in der Kaltzeit starke Temperaturschwankungen gab, die für das Holozän unbekannt sind. Es gab relativ warme Phasen, die sogenannten Dansgaard-Oeschger-Zyklen, und besonders kalte Phase, die sogenannten Heinrich-Events. Diese Ereignisse waren auf den Nordatlantikraum konzentriert, während auf der Südhalbkugel jeweils umgekehrte Verhältnisse herrschten. Als Ursache wird eine Verstärkung bzw. ein Aussetzen  der kaltzeitlichen [[Globales Förderband|thermohalinen Zirkulation]] angenommen, bedingt durch die Verringerung bzw. Verstärkung der Frischwasserzufuhr von den Eisschilden (Näheres s. [[Abrupte Klimaänderungen]]). Auch das Ende der Weichsel-Kaltzeit war von heftigen Klimaschwankungen begleitet, der warmen Alleröd- und der kalten Jüngeren Dryas-Phase.
==  Das aktuelle Eiszeitalter ==
[[Bild:CO2_640000.jpg|thumb|420px|Änderungen der atmosphärischen CO<sub>2</sub>-Konzentration in den letzten 640 000 Jahren sowie Schwankungen von Deuterium als Stellvertreterdaten für Temperatur im arktischen Eis.]]
 
Unser jetziges Eiszeitalter hat vor etwa 2,6 Millionen Jahren, begonnen. Andere Quellen geben den Beginn mit 2,7 Millionen Jahren vor heute an.
 
Der Abkühlungsprozess des aktuellen Eiszeitalters begann bereits ca. 35 Mill. Jahre v.h. mit der antarktischen Vereisung. Zu Beginn des Quartärs kam es dann auch zur Vereisung der hohen Breiten der Nordhalbkugel. Neben der generellen Absenkung der Durchschnittstemperaturen gibt es innerhalb eines Eiszeitalters relativ plötzliche, in erdgeschichtlichen Maßstäben kurzfristige Klimaschwankungen, die zwischen 100.000 Jahren und wenigen Jahrzehnten dauern können.
 
===Struktur des aktuellen Eiszeitalters===
 
Innerhalb der einzelnen Eiszeitalter gibt es relativ warme und extrem kalte Zwischenphasen. Die Kältephasen eines Eiszeitalters (Kaltzeiten bzw. Glaziale) sind gekennzeichnet durch massive Gletschervorstöße. Sie sind mit etwa 90.000 Jahren deutlich länger als die Wärmephasen (Warmzeiten bzw. Interglaziale), die nur rund 15.000 Jahre dauern. Warmzeiten beginnen häufig recht plötzlich, während die Abkühlung eher schleichend erfolgt. Dabei verläuft die Klimaveränderung selten gleichmäßig, sondern mit abrupten Änderungen und dazwischenliegenden gegenläufigen Entwicklungen.
 
Ein gesamter Zyklus von einer Warmzeit zur nächsten dauert derzeit etwas mehr als 100.000 Jahre. Diese Zyklendauer ist allerdings erst seit 600.000 bis 800.000 Jahren gültig. Vor 2,7 Mio. Jahren bis vor etwa 700.000 Jahren lag die Dauer eines Zyklus nur bei etwa 40.000 Jahren.
 
Die aktuelle »Nacheiszeit«, in der geologischen Zeitskala als Holozän bezeichnet, ist eine Warmzeit innerhalb eines globalen Eiszeitalters, die seit etwa 11.000 Jahren andauert. Auch in den Wärmephasen eines globalen Eiszeitalters bleibt das Klima im erdgeschichtlichen Vergleich relativ kalt, die Eisbedeckung in der Nähe der Pole und höheren Gebirgen wird meistens erhalten. Gletschervorstöße bis in die mittleren Breiten werden aber zurückgebildet, und es kommt dort zu wesentlich gemäßigterem Klima, insbesondere mit milderen Wintern.


== Ursachen ==
== Ursachen ==

Version vom 13. Juni 2008, 17:25 Uhr

Als Eiszeitalter werden Perioden der Erdgeschichte bezeichnet, in denen sich um beide Pole herum, z.T. bis in die mittleren Breien reichend, größere Vereisungen gebildet haben. Die jüngste Epoche der Erdgeschichte, die vor etwa 2,7 Millionen Jahre begann, ist in diesem Sinne ebenfalls ein Eiszeitalter. Sie ist gekennzeichnet durch deutliche Schwankungen zwischen kälteren und wärmeren Phasen, den sogenannten Kaltzeiten oder Glazialen (gelegentlich auch "Eiszeit" genannt) und Warmzeiten oder Interglazialen. Gegenwärtig befinden wir uns in einer Warmzeit des Eiszeitalters.

Erdgeschichte

Eiszeitalter gab es auch in früheren Epochen der Erdgeschichte, die jedoch während der meisten Zeit eisfrei war. Das gegenwärtige Eiszeitalter wird in der Fachsprache als Quartär bezeichnet und in das Pleistozän (das eigentliche Eiszeitalter) und das Holozän (die Nacheiszeit) untergliedert. Es ist die jüngste Phase des Känozoikums, der Erdneuzeit. Die jüngste Vereisung der Erde setzte allerdings bereits sehr viel früher als das gegenwärtige Eiszeitalter ein. Bereits ca. 35 Mill. Jahre vor heute bildete sich der antarktische Eisschild. Erst mit der Vereisung auch der Arktis um etwa 2,7 Mill. Jahre v.h. begann dann das Quartär. Zusammen mit anderen Eiszeitaltern der Erdgeschichte zeichnet sich das Quartär dadurch aus, dass um beide Pole herum größere Eisschilde zu finden sind. Diese Eismassen stießen vor allem auf der Nordhalbkugel in den Kaltzeiten weit nach Süden vor und banden so viel Wasser, dass sich der Meeresspiegel um 100 m und mehr gegenüber den Warmzeiten senkte. So lag der Meeresspiegel im letzten glazialen Maximum vor etwa 20 000 Jahren um 130 m niedriger als heute, woraus sich ableiten lässt, dass das gesamte globale Eisvolumen um 50 Millionen km3 größer als das gegenwärtige war.

Kalt- und Warmphasen

Während des gegenwärtigen Eiszeitalters wechseln sich warme und kalte Perioden in einem Zyklus von ungefähr 100 000 Jahren ab. Das Quartär umfasste über 20 Kalt-/Warmzeit-Zyklen, wobei die Amplitude der früheren Zyklen wahrscheinlich geringer war als die der späteren. Dem Holozän der Gegenwart ging vor ungefähr 130 000 bis 116 000 Jahren das Eem und vor etwa 230 000 Jahren die Holstein-Warmzeit voraus. Das Eem dauerte von 130 000 bis 115 000 Jahre v.h. und war um etwa 2 °C wärmer als das Holozän. Vor allem die Winter waren offensichtlich wesentlich milder. Die Warmzeiten dauerten zwischen 10 000 und 30 000 Jahren.[1] Dazwischen lagen verschiedene Kaltzeiten wie die Weichsel-, die Saale- oder die Elster-Kaltzeit.

Kaltzeitliche Klimaschwankungen

Bei einem Vergleich zwischen der aktuellen Warmzeit und der letzten Kaltzeit fällt auf, dass es in der Kaltzeit starke Temperaturschwankungen gab, die für das Holozän unbekannt sind. Es gab relativ warme Phasen, die sogenannten Dansgaard-Oeschger-Zyklen, und besonders kalte Phase, die sogenannten Heinrich-Events. Diese Ereignisse waren auf den Nordatlantikraum konzentriert, während auf der Südhalbkugel jeweils umgekehrte Verhältnisse herrschten. Als Ursache wird eine Verstärkung bzw. ein Aussetzen der kaltzeitlichen thermohalinen Zirkulation angenommen, bedingt durch die Verringerung bzw. Verstärkung der Frischwasserzufuhr von den Eisschilden (Näheres s. Abrupte Klimaänderungen). Auch das Ende der Weichsel-Kaltzeit war von heftigen Klimaschwankungen begleitet, der warmen Alleröd- und der kalten Jüngeren Dryas-Phase.

Ursachen

Die Ursachen für die Eiszeitalter der Erdgeschichte sind immer noch nicht restlos aufgeklärt. Vor allem bei den älteren Vereisungsperioden im Präkambrium und Paläozoikum sind aufgrund der vergleichbar spärlichen Überlieferung kaum direkte Beobachtungen möglich. Es ist jedoch anzunehmen, dass die im Folgenden anhand der gut bekannten und intensiv studierten Zeugnisse des letzten Eiszeitalters geschilderten Vorgänge und Abläufe in ähnlichem Maße auch auf die anderen Eiszeitalter der Erdgeschichte anzuwenden sind.

Als Ursachen der allgemeinen Abkühlung seit dem Paläogen werden im Moment vor allem Änderungen auf der Erde selbst diskutiert, während die kurzfristigen Klimaschwankungen sich am besten mit periodischen Änderungen der Erdbahnparameter oder mit periodischen Schwankungen der Sonnenaktivität erklären lassen.

Die Suche nach den Ursachen für die zyklisch auftretenden Kalt- und Warmzeiten gehört auch heute noch zu den spannendsten Herausforderungen für die Paläoklimatologie. Sie ist eng mit den Namen James Croll und Milutin Milanković verbunden. Beide hatten Ideen des Franzosen Joseph Alphonse Adhémar weiterentwickelt, wonach Veränderungen der Erdbahngeometrie für wiederkehrende Kaltzeiten verantwortlich seien.

Terrestrische Ursachen

Hauptantrieb für die allgemeine Abkühlung im Känozoikum (Erdneuzeit) waren Prozesse der Plattentektonik, das heißt die Verschiebungen der kontinentalen Platten.

Öffnung und Schließung von Meeresstraßen: Durch das Schließen bzw. Öffnen von Meeresstraßen veränderten sich entscheidend die Meereströmungen (und damit der Wärmetransport) auf der Erde. So öffnete das Wegdriften Australiens und später Südamerikas von der Antarktis im Oligozän zwei Meeresstraßen (Tasmanische Passage und Drake-Passage). Dadurch konnte sich ein Strömungssystem rund um die Antarktis etablieren. Dieser kalte zirkumantarktische Strom isolierte Antarktika vollständig von warmen Oberflächenwassern. Antarktika kühlte ab und die Bildung einer Eiskappe über dem Kontinent am Südpol wurde vor rund 35 Millionen Jahren eingeleitet. Zuvor waren die Meeresströmungen um die Antarktis stark zum Äquator hin abgelenkt, so dass wärmere Wassermassen den Kontinent erreichen und aufheizen konnten.

Die Bildung einer Landbrücke zwischen Nord- und Südamerika vor 4,2 bis 2,4 Millionen Jahren sorgte für die Umlenkung warmer Meeresströmungen nach Norden und damit auch für die Entstehung des Golfstroms. Der Transport von warmem Wasser in den hohen Norden bewirkte zwar zunächst eine Erwärmung der Nordhalbkugel, stellte aber auch die notwendige Feuchtigkeit bereit, um in Grönland, Nordamerika und Nordeuropa mit der weiteren Abkühlung Gletscher entstehen zu lassen.

Erdbahnparameter und ihre Zyklen in den letzten 1000 Millionen Jahren

Astronomische Ursachen

Erdbahngeometrie: Die Veränderung der Erdbahngeometrie wird durch wechselseitige Gravitationskräfte im System Sonne, Erde, Mond hervorgerufen. Sie ändern die Form der elliptischen Erdbahn (Exzentrizität) um die Sonne mit einer Periode von etwa 100.000 Jahren, die Neigung der Erdachse zur Umlaufbahn mit einer Periode von etwa 40.000 Jahren (Schiefe der Ekliptik), während die Tag-und-Nacht-Gleiche auf der elliptischen Umlaufbahn etwa nach 25.780 Jahren wieder die selbe Position auf der Ellipse einnimmt (Präzession). Durch diese so genannten Milanković-Zyklen verändert sich periodisch die Verteilung der Sonnenenergie auf der Erde.

Angeregt durch den deutschen Meteorologen Wladimir Peter Köppen formulierte Milutin Milanković 1941 in seiner Arbeit »Der Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitproblem« die Hypothese, dass eine Kaltzeit immer dann auftritt, wenn die Sommersonneneinstrahlung in hohen nördlichen Breiten minimal wird. Kühle Sommer sind nach Köppen für den Eisaufbau entscheidender als kalte Winter. Milanković suchte also dort nach den Ursachen für Eiszeiten, wo sie am offensichtlichsten sind, in den hohen nördlichen Breiten.

Inzwischen hat man erkannt, dass die Schwankungen der Solarstrahlung zu schwach sind, um die großen Temperaturgegensätze zwischen Warm- und Kaltzeiten zu bewirken.[2] Sie würden nur einen Unterschied von 0,5 °C erklären können, während die Differenz zwischen dem Letzten Glazialen Maximum (LGM) vor 20 000 Jahren und heute bei 5 °C liegt. Man geht daher von Rückkopplungseffekten aus, durch die solaren Anstöße verstärkt wurden. Das ist zum einen die Eis-Albedo-Rückkopplung, durch die eine einmal angestoßene Erwärmung (Abkühlung) sich selbst verstärkt. Zum anderen wirken die Treibhausgase, insbesondere das Kohlendioxid, als Verstärker. Dabei spielt vor allem der Ozean eine zentrale Rolle, da ein kalter Ozean mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen kann als ein warmer.

In jüngster Zeit gerät die klassische Milanković-Theorie immer mehr in die Kritik. Die Vorstellung von einer wichtigen Rolle der Tropen und der Südhemisphäre bei Kaltzeit-Warmzeit-Wechseln gewinnt seit Ende der 1990er-Jahre zunehmend an Bedeutung. Statt eines Antriebs in hohen nördlichen Breiten allein muss nun von generellen Veränderungen des globalen Strahlungshaushalts ausgegangen werden, unter anderem durch Änderungen der Zusammensetzung der Atmosphäre. Komplexe interne Wechselwirkungen durch ozeanische und atmosphärische Zirkulation – vor allem im Zusammenhang mit dem Golfstrom –, die Wirkung der Treibhausgase und andere Prozesse führen zu einem komplizierteren Mechanismus der Steuerung von Kaltzeit-Warmzeit-Wechseln.

Aktivitätszyklen der Sonne: In der letzten Kaltzeit gab es zwei Dutzend erhebliche Klima-Umschwünge, bei denen innerhalb nur eines Jahrzehnts die Lufttemperatur über dem Nordatlantik um bis zu zwölf Grad Celsius anstieg. Diese Dansgaard-Oeschger-Ereignisse traten meistens alle 1470 Jahre auf. Diese Periodizität wird mit einer Überlagerung von zwei bekannten Aktivitätszyklen der Sonne von 87 und 210 Jahren zu erklären versucht. Nach 1470 Jahren ist der 210er-Zyklus siebenmal und der 86,5er-Zyklus siebzehnmal abgelaufen[3]. In der heutigen Warmzeit traten diese Dansgaard-Oeschger-Ereignisse nicht mehr auf, da die schwachen Sonnenschwankungen die stabilen Atlantikströmungen der letzten 10.000 Jahre nicht mehr stören konnten.

Dieses ist mit der etwa gleich langen Periode, mit der die Schiefe der Ekliptik (Stellung der Erdachse) schwankt, in Verbindung zu bringen. Der aktuell gültige 100.000-Jahre Zyklus beruht vor allem auf Änderungen der Exzentrizität der Erdbahn. Warum es zu dem Wechsel in der Dauer der Warm-Kaltzeit-Zyklen kam, ist nicht eindeutig geklärt.

Gliederung und Nomenklatur

Probleme der Gliederung

Ursprünglich wurde die Gliederung des aktuellen Eiszeitalters auf der Grundlage terrestrischer (festländischer) Ablagerungen vorgenommen. Man unterschied die einzelnen, übereinander vorkommenden Ablagerungen der verschiedenen Kalt- und Warmzeiten. Probleme traten und treten jedoch mit dem Vergleich und der Korrelation der eiszeitlichen Ablagerungen über weite Entfernungen auf. So ist man sich zum Beispiel bis heute nicht sicher, ob die Ablagerungen der Saaleeiszeit in Norddeutschland und die der Rißeiszeit im Alpenvorland gleichzeitig entstanden. Aus diesem Grunde hat jede Region auf der Erde eine eigene quartärstratigraphische Gliederung erhalten.

Die zahlreichen lokalen Gliederungen mit ihren Eigennamen, die selbst von Fachleuten kaum übersehen werden können, wirken auf Nichtfachleute oft verwirrend. So wird der jüngste kaltzeitliche Eisvorstoß mit seinem Höhepunkt vor etwas mehr als 20.000 Jahren im nördlichen Mitteleuropa als Weichsel-, im nördlichen Alpenraum als Würm-, in Nordrussland als Waldai-, auf den Britischen Inseln als Devensian-, in Nordamerika als Wisconsineiszeit usw. bezeichnet. Auch für ältere Kalt- und Warmzeiten existiert eine Fülle von Lokalnamen.

Eine weitere Schwierigkeit der eiszeitlichen Ablagerungen auf dem Festland besteht darin, dass sie nicht kontinuierlich (ununterbrochen) abgelagert wurden und werden. Vielmehr folgen auf Phasen schneller Sedimentation (z.B. bei Gletschervorstößen) Phasen ohne Sedimentation oder sogar Abtragungsereignisse. In Norddeutschland ist zum Beispiel kein Ort bekannt, an dem alle Geschiebemergel der drei großen Vereisungsphasen und die Ablagerungen der dazwischen liegenden Warmzeiten übereinander vorkommen. Die Korrelation muss auch hier über große Entfernungen erfolgen und kann Fehler aufweisen.

Internationale Gliederungen

Die international anerkannte Gliederung des Eiszeitalters beruht daher auf den Eigenschaften von marinen (Meeres-) Ablagerungen. Sie haben den Vorteil, dass sie an günstigen Stellen kontinuierlich abgelagert werden und sowohl die warm- als auch die kaltzeitlichen Ablagerungen enthalten.

Marine Sauerstoff-Isotopen-Stratigraphie: Wichtigstes Hilfsmittel bei der Gliederung des Eiszeitalters sind die Verhältnisse der stabilen Isotope des Sauerstoffs 16O und 18O in kalkschaligen Mikroorganismen (Foraminiferen). Da das leichtere Isotop 16O im Vergleich zum schwereren 18O bei der Verdunstung angereichert wird, kommt es zu einer isotopischen Fraktionierung des Sauerstoffs. Auf Grund der Speicherung des leichten Isotopes 16O in den kontinentalen Eismassen während der Kaltzeiten ist der Ozean in dieser Zeit isotopisch schwerer (Eiseffekt).

Lokal wirken sich die reduzierten Ozeantemperaturen während der Kaltzeiten auch auf das Isotopenverhältnis der Kalkschale der Foraminifere aus, denn diese fraktioniert bei der Kalzifizierung das 16O/18O-Verhältnis bei geringeren Temperaturen hin zum schwereren Isotop (Temperatureffekt). Eine erhöhte Verdunstung im Lebensraum der Foraminifere, aber auch ein erhöhter Eintrag von isotopisch leichterem Schmelzwasser führt zu einer Verschiebung des 16O/18O-Verhältnis im Wasser und somit im Gehäuse der Kalkalge (Salinitätseffekt). Aufgrund der Tatsache, dass der Eiseffekt den größten Einfluss und der Temperatureffekt Verschiebungen des 16O/18O-Verhältnisses in dieselbe Richtung bewirkt, kann man hieraus eine Stratigraphie für marine Sedimente entwickeln, die marine Sauerstoff-Isotopen-Stratigraphie.

Man hat das komplette Eiszeitalter in 103 Isotopenstadien untergliedert. Ungerade Zahlen werden an Warmzeiten (Interstadiale bzw. Interglaziale) vergeben, gerade hingegen an Kaltzeiten (Glaziale). Die gegenwärtige Warmzeit entspricht dementsprechend dem marinen Sauerstoff-Isotopenstadium 1 (abgekürzt MIS 1 für das international gebräuchliche Marine Isotope Stage 1), der Höhepunkt der letzten Kaltzeit entspricht dem MIS 2.

Magnetostratigraphie: Eine weitere, verbreitete Gliederung geht von den Schwankungen und Umpolungen des Magnetfeldes der Erde aus. Vor etwa 0,78 Mio. und 2,58 Mio. Jahren gab es große Umpolungen des Magnetfeldes. Weiterhin gab es kurze Umpolungsphasen innerhalb der großen Epochen, so zum Beispiel vor 1,77 Mio. Jahren. Findet man Spuren davon, etwa durch die Ausrichtung magnetischer Minerale in eiszeitlichen Ablagerungen, kann man so die Ablagerungen datieren. Diese Methode ist sowohl für festländische als auch für Meeresablagerungen geeignet. Deshalb ist eine von vielen Wissenschaftlern anerkannte Grenze des Eiszeitalters gegen das Pliozän die große Umpolung des Erdmagnetfeldes vor 2,58 Mio. Jahren, die gut mit dem ersten Auftreten von Vergletscherungen auf der Nordhalbkugel übereinstimmt.

Gliederung in Mitteleuropa

In Mitteleuropa werden die Kaltzeiten nach Flüssen benannt, die im Allgemeinen die weiteste Ausdehnung der jeweiligen Eisschilde angeben. In Süddeutschland ging die Vereisung von den Alpengletschern aus, in Norddeutschland kam das Eis aus dem skandinavischen Raum. Es ist, mit Ausnahme der jüngsten Kaltzeit nicht gesichert, ob die Vergletscherungen im Alpenraum und in Norddeutschland wirklich synchron abliefen. Daher können die angeführten Werte mit weiterer Forschung durchaus verändert werden. Der Begriff Eiszeit anstelle des heute bevorzugten Kaltzeit ist aber in Deutschland nach wie vor gebräuchlich.

Die Kaltzeiten des Quartärs
Alpenraum
(Namensgeber)
Norddeutschland
(Namensgeber)
Zeitraum
(Tsd. Jahre)
Biber-Kaltzeit (Biber) Brüggen-Kaltzeit
Donau-Kaltzeit (Donau) Eburon-Kaltzeit
Günz-Kaltzeit (Günz) Menap-Kaltzeit 640–540
Mindel-Kaltzeit (Mindel) Elster-Kaltzeit (Weiße Elster) 475-370[4]
Riß-Kaltzeit (Riß) Saale-Kaltzeit (Saale) 230–130
Würm-Kaltzeit (Würm) Weichsel-Kaltzeit (Weichsel) 115– 10

Auswirkungen

Vereisung der Nordhalbkugel während der letzten Kaltzeit.

Vergletscherungen

Während der Kaltzeiten des aktuellen Eiszeitalters breiteten sich die Inlandeisschilde und die Gebirgsgletscher stark aus und bedeckten schließlich etwa 32 % der festen Erdoberfläche. Heute werden nur etwa 10 % der Landoberflächen von Gletschern bedeckt. Vor allem auf der Nordhalbkugel der Erde waren große Teile Europas, Asiens und Nordamerikas vergletschert. Die Spuren der Vereisungen (z. B. Trogtäler, Moränen, Gletscherschliffe, die Glaziale Serie) sind dort bis heute allgegenwärtig.

Die Veränderung des Inlandeises der Antarktis war während des Eiszeitalters im Vergleich zur Arktis nicht so dramatisch. Einerseits nimmt man an, dass dieses darauf zurückzuführen ist, dass der Eisaufbau auf dem Land und flachen Schelfen der Nordhemisphäre effektiver ist als in zirkumantarktischen Ozeangebieten. Andererseits ist auch heute die Antarktis nahezu vollständig vergletschert. Eine Vergrößerung des Eisschildes war also dort nur begrenzt möglich. Eine Ausdehnung des Eisschildes wird im Wesentlichen auf die Absenkung des Meeresspiegels zurückgeführt.

Dass die heutigen Gletscher der Alpen oder Skandinaviens Reste der letzten Vereisung sind, wird vielfach angenommen, ist aber falsch. Vielmehr war Europa auf dem Höhepunkt der Nacheiszeit (Holozän) vor ungefähr 7.000 Jahren völlig eisfrei. Die meisten europäischen Gletscher sind erst danach wieder entstanden und demnach ziemlich jung und höchstens 6.000 Jahre alt. Ihr Umfang schwankte in den letzten Jahrtausenden zudem stark.

Meeresspiegel

Durch die Bildung kontinentaler Eismassen wurde den Meeren massiv Wasser entzogen. Während des Höhepunktes der jüngsten Eiszeit lag der Meeresspiegel um 120 bis 130 m tiefer als heute. Dadurch entstanden zahlreiche Landbrücken. Nebenmeere und Flachmeere wie die Nordsee fielen teilweise oder vollständig trocken. Große Bedeutung erlangte die Landbrücke über die heutige Beringstraße, die Nordasien mit Nordamerika verband. Der Austausch zahlreicher Tier- und Pflanzenarten sowie älteren Theorien nach die menschliche Besiedlung des amerikanischen Kontinentes erfolgte über diese Landbrücke.

Klima und Atmosphäre

Während der Eiszeiten fiel, global gesehen, auf Grund der gesunkenen Temperaturen deutlich weniger Niederschlag als während der Warmzeiten. Die Niederschlagsänderungen während der Kaltzeiten fielen regional und zonal jedoch sehr unterschiedlich aus. Während es in den hohen und mittleren Breiten eher trockener wurde, gab es in den Subtropen deutliche Feuchtphasen. Die randtropischen Wüsten waren auch zu dieser Zeit extrem trocken, während die Fläche der feuchten Tropen zu dieser Zeit deutlich geringer war. Das verfügbare Wasserangebot in den hohen und den Mittelbreiten war aber während der Eiszeiten zum Teil höher als heute, da auf Grund der gesunkenen Temperaturen und des deshalb fehlenden Waldes die Verdunstung deutlich geringer war.

Das Letzte Glaziale Maximum (LGM) war vor etwa 21.000 Jahren. Die globale Durchschnittstemperatur lag etwa 5 bis 6 K niedriger als heute. Aufgrund der Gaseinschlüsse in polarem Eis weiß man, dass die atmosphärische Konzentration der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) nur 70 % und Methan (CH4) nur 50 % des vorindustriellen Wertes betrug (CO2) im LGM: 200 ppmv, vorindustriell: 288 ppmv, heute (2005): 381 ppmv; CH4 im LGM: 350 ppbv, vorindustriell: 750 ppbv, heute: 1750 ppbv).

Lebenswelt

Die Klimaschwankungen des Eiszeitalters hatten erhebliche Auswirkungen auf die Fauna und Flora ihrer Zeit. Mit den Abkühlungen bzw. Wiedererwärmungen wurden die dem entsprechenden Klima angepassten Lebewesen zu einer Verlagerung ihrer Lebensräume gezwungen. Zahlreiche Tier- und Pflanzenarten konnten deshalb große Räume nicht wieder besiedeln oder starben ganz aus. Dieser Effekt war in Afrika und Europa, wo das Mittelmeer und die von Ost nach West verlaufenden Gebirgszüge Hindernisse für die Wanderung der Arten darstellten, deutlich größer als in Nordamerika und Ostasien.

Charakteristisch für das Eiszeitalter waren Tiere wie Mammuts, Mastodonten, Saigas, Säbelzahnkatzen, Höhlenlöwen, Höhlenbären und weitere Formen. Auch lebten Homo heidelbergensis, der Neandertaler und der Homo sapiens in Europa während der Kaltzeiten.

Einzelnachweise

  1. IPCC 2007 6.4.1.5
  2. Hansen, J. et al. (2008): Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim?
  3. Holger Braun, Marcus Christl, Stefan Rahmstorf et al. (2005): Possible solar origin of the 1,470-year glacial climate cycle demonstrated in a coupled model, in: Nature, Vol. 438, S. 208-211 (PDF)
  4. Habbe, K. A. (2002): Das deutsche Alpenvorland, S. 606, in: Liedtke, H. und Marcinek, J. [Hrsgb.] (2002): Physische Geographie Deutschlands. Gotha & Stuttgart. - 786 S.

Literatur

  • Edmund Blair Bolles: Eiszeit. Wie ein Professor, ein Politiker und ein Dichter das ewige Eis entdeckten. Argon, Berlin 2000
  • Hansjürgen Müller-Beck: Die Eiszeiten. Naturgeschichte und Menschheitsgeschichte. Beck, München 2005: Knappe Einführung aus der Beck'schen Reihe
  • Josef Klostermann: Das Klima im Eiszeitalter. Schweizerbart, Stuttgart 1999
  • Christian-Dietrich Schönwiese: Klima im Wandel. Tatsachen, Irrtümer, Risiken. Deutsche Verlagsanstalt, 1992
  • Wolfgang Fraedrich: Spuren der Eiszeit - Landschaftsformen in Europa, Springer Verlag
  • William Ruddiman: Earth´s climate: past and future, New York 2002, 465 S.(englisch)
  • Roland Walter: Erdgeschichte - Die Entstehung der Kontinente und Ozeane, 5. Auflage, Walter de Gruyter, Berlin, New York, 2003

Weblinks


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