Mittelalterliche Warmzeit
Als mittelalterliche Warmzeit oder auch mittelalterliche Klimaanomalie/-optimum wird in etwa der Zeitraum zwischen 950 und 1250 n. Chr. bezeichnet, in dem auf der Nordhemisphäre überdurchschnittlich hohe Temperaturen herrschten,[1][2] besonders im Vergleich zur anschließenden kleinen Eiszeit. Informationen über die Zeit der mittelalterlichen Warmzeit erhält man aus Datenrekonstruktionen, die anhand von Proxydaten meteorologische Daten vergangener Zeiten aufbereiten.
Verlauf
Das mittelalterliche Klimaoptimum zeichnet sich durch besonders hohe durchschnittliche Temperaturen im Vergleich zu vorangegangenen und folgenden Jahrhunderten aus (Kleine Eiszeit). Dabei wird allerdings nur die Nordhemisphäre betrachtet, denn auf der Südhemisphäre herrschten zu dieser Zeit eher unterdurchschnittliche Temperaturen und die Eisbedeckung war besonders groß.[3]
Die durchschnittliche Temperatur auf der Nordhemisphäre nahm ab 800 zunächst kontinuierlich zu und erreichte etwa von 900-1000 ein Maximum (siehe Abb. 1).[1] Im Vergleich zu der mittleren Temperatur von etwa 1000-1800 n. Chr. war es 1,5-2°C wärmer (siehe Abb. 1) und im Vergleich zu 1880-1960 0,6°C wärmer[4], gleichzeitig allerdings deutlich kälter als die letzten 30 Jahre (siehe Abb. 1). Anschließend nahm die Temperatur ab. Gegen Ende der mittelalterlichen Warmzeit, von 1200-1350, traten in Zentraleuropa wieder heißere Sommer auf, jedoch gefolgt von strengen Wintern.[5] In den Zeitreihen der Jahresmitteltemperaturen geht ein solcher Trend im Mittel unter.
Die mittlere Temperatur gibt zwar Aufschluss über den allgemeinen Trend, da aber die räumliche Ausbreitung der Temperaturanomalie nicht gleichmäßig war, gibt es regional starke Unterschiede (siehe Abb. 2)[4], und Modellen fällt es schwer, diese korrekt zu simulieren.[6] Besonders von der Erwärmung betroffen waren Gebiete in den hohen Breiten (Nordatlantik, Südgrönland, eurasische Arktis, Teile Nordamerikas).[7] Mildere Winter in Nordwesteuropa führten zu kontinuierlicher Gletscherschmelze auf Grönland und verringertem Gletscherwachstum auf Island.[8] Die milden Winter und eine geringere Klimavariabilität im Vergleich zur Umgebung fallen mit einem Bevölkerungswachstum in dieser Region zusammen. Außerdem wurde so die Gründung von Kolonien auf Grönland und Island durch die Wikinger ermöglicht.[9]
Die größte sommerliche Erwärmung Europas fand in Südeuropa, besonders am Mittelmeer, statt.[1] Zusammen mit den erhöhten Temperaturen sind sowohl dort als auch im westlichen und kontinentalen Gebiet der jetzigen USA sowie in Nordmexiko und dem tropischen Afrika teilweise schwere Dürreperioden zu vermerken. In Nordwest- und Südosteuropa, dem mittleren Osten und Südostasien hingegen herrschten feuchtere Bedingungen.[10] In Nordwesteuropa ermöglichten die feuchten, warmen Sommer Landwirtschaft in nördlicheren und höher gelegenen Regionen und führten zu guten Ernten.[11] Dies begünstigte das schnelle kulturelle, politische und wirtschaftliche Wachstum des mittelalterlichen Europas unter der Karolinger-Dynastie.[9] Mit den höheren Temperaturen war beispielsweise auch Weinanbau in England möglich; Feigen- und Olivenbäume fanden in Teilen Deutschlands gute Wachstumsbedingungen.[11]
Ursachen
Die veränderten Klimaverhältnisse während der mittelalterlichen Warmzeit können auf mehrere Ursachen zurückgeführt werden.
Von 900-1000 sowie von 1050-1200 war die solare Einstrahlung besonders hoch[1], während letzterer Zeitperiode etwa 0,4 W/m² (siehe Abb. 4). Dies führte sowohl zur Erwärmung der Land- und Wasseroberflächen als auch der Stratosphäre, die zeitlich verzögert die Wärme wiederum an die Troposphäre und somit die Oberflächen abgab.[10] Die direkte Erwärmung der Oberfläche war besonders im tropischen Pazifik und in Grönland sehr groß. Die Grönlandsee erwärmte sich sogar um 3,5°C pro W/m² erhöhte Einstrahlung.[3] Hier kamen Eis-Albedo-Rückkopplungsprozesse zum Tragen: Durch die stärkere Einstrahlung schmelzen Eis und Schnee und geben das darunter liegende Land bzw. Wasser frei, welches eine sehr viel geringere Reflektivität/Albedo hat und somit mehr Energie behält, sich also erwärmt.[10] Dadurch kommt es zu einer weiteren Erwärmung der darüber liegenden Atmosphäre , was wiederum eine Temperaturerhöhung und vermehrtes Eis- und Schneeschmelzen zur Folge hat. Dass die erhöhte solare Einstrahlung nicht auch auf der Südhemisphäre zu einer Erwärmung geführt hat, ist sowohl auf die langsame Anpassung der Wassermassen an veränderte Umgebungsbedingungen als auch auf die dort herrschenden sehr großen Windgeschwindigkeiten zurückzuführen: Dort ist und war weniger Landmasse vorhanden, die die Winde bremst. Dabei wird einerseits die Luft sehr schnell und sehr stark vermischt und eine Erwärmung verlangsamt, andererseits wird auch die Durchmischung im Ozean verstärkt, sodass kalte Wassermassen aus den unteren Schichten an die Oberfläche gelangen.[3]
Die erhöhte solare Einstrahlung erklärt jedoch nicht die großen räumlichen Unterschiede in der Erwärmung auf der Nordhemisphäre. Ein weiterer wichtiger Faktor, besonders für den Nordatlantikraum, ist die positive Phase der Nordatlantischen Oszillation (NAO).[12][13] Ein möglicher Auslöser dieser positiven Phase kann eine Kopplung mit den Verhältnissen im Pazifik sein. Dort entwickelte sich über Jahrzehnte nach einer erhöhten solaren Einstrahlung (etwa 20-40 Jahre) aufgrund von Zirkulationen ein meridionaler Gradient der Wasseroberflächentemperatur[3], ähnlich einer negativen Phase der El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO)[12][14], und verschob die Lage der Innertropischen Konvergenzzone nach Norden.[3] Diese Störung wird dann über atmosphärische Wellen Richtung Atlantik transportiert und löst dort eine positive NAO-Phase aus;[3] also die Ausbildung eines starken Tiefdruckgebietes über Island und eines starken Hochdruckgebietes über den Azoren. Dieser starke Druckgradient bringt starke Westwinde mit sich und sorgt für milde, niederschlagsreiche Winter von Europa bis Sibirien, über dem Mittelmeerraum und dem vorderen Orient jedoch für trockene, kalte Winter. Diese Tatsache erklärt die besonders starke Erwärmung in Europa im Vergleich zu der restlichen nördlichen Hemisphäre.
Zusätzlich zu diesen Hauptfaktoren sind auch noch die Abwesenheit von großen Vulkanausbrüchen (siehe Abb. 4), welche zu einer Abkühlung hätten führen können, und veränderte Landnutzung zu nennen.[1] Die großskalig durchgeführten Waldrodungen in Europa führten einerseits zu einer Abkühlung aufgrund einer höheren Albedo.[14] Denn dunkle Wälder mit geringer Reflektivität wurden durch hellere Felder oder Wiesen ersetzt, die mehr solare Strahlung reflektieren und somit weniger aufnehmen. Andererseits hatte die Verbrennung des Holzes eine höhere CO2-Konzentration in der Atmosphäre zur Folge und die neuen Nutzungsflächen (z.B. Wiesen und Getreidefelder) wiesen eine geringere Evapotranspiration auf als Bäume, was zu einer Erwärmung führte, die die Abkühlung überwog.[1]
Einzelnachweise
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Goosse, H., Guiot, J., Mann, M. E., Dubinkina, S., Sallaz-Damaz, Y. (2011): The medieval climate anomaly in Europe: Comparison of the summer and annual mean signals in two reconstructions and in simulations with data assimilation. Global and Planetary Change 84-85, 35-47.
- ↑ Intergovernmental Panel on Climate Change Working Group I: The Physical Science Basis of Climate Change Chapter 6, Palaeoclimate (2007).
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Swingedouw, D., Terray, L., Cassou, C., Voldoire, A., Salas-Mélia, D., Servonnat, J. (2011): Natural forcing of climate during the last millennium: fingerprint of solar variability. Clim Dyn 36: 1349-1364. DOI: 10.1007/s00382-010-0803-5.
- ↑ 4,0 4,1 Christiansen, B., Ljungqvist, F. C. (2012): The extra-tropical Northern Hemisphere temperature in the last two millennia: reconstructions of low-frequency variability. Clim. Past, 8, 765-786. doi: 10.5194/cp-8-765-2012.
- ↑ Glaser, R., Riemann, D. (2009): A thousand-year record of temperature variations for Germany and Central Europe based on documentary data. Journal of Quaternary Science, Vol. 24 pp. 437-449. ISSN 0267-8179.
- ↑ Shi, F., Yang, B., Mairesse, A., von Gunten, L., Li, J., Bräuning, A., Yang, F., Xiao, X. (2013): Northern Hemisphere temperature reconstruction during the last millennium using multiple annual proxies. Climate Research, Vol. 56, pp. 231-244. doi: 10.3354/cr01156.
- ↑ Mann, M. E., Zhang, Z., Rutherford, S., Bradley, R. S., Hughes, M. K., Shindell, D., Ammann, C., Faluvegi, G., Ni, F. (2009): Global Signatures and Dynamical Origins of the Little Ice Age and Medieval Climate Anomaly. Science 326, 1256. DOI: 10.1126/science.1177303.
- ↑ Miller, G. H., Geirsdóttir, Á., Zhong, Y., Larsen, D. J., Otto-Bliesner, B. L., Holland, M. M., Bailey, D. A., Refsnider, K. A., Lehman, S. J., Southon, J. R., Anderson, C., Björnsson, H., Thordarson, T. (2012): Abrupt onset of the Little Ice Age triggered by volcanism and sustained by sea-ice/ocean feedbacks.
- ↑ 9,0 9,1 Büntgen, U., Tegel, W., Nicolussi, K., McCormick, M., Frank, D., Trouet, V., Kaplan, J. O., Herzig, F., Heussner, K., Wanner, H., Luterbacher, J., Esper, J. (2011): 2500 Years of European Climate Variability and Human Susceptibility. Science 331, 578. DOI:10.1126/science.1197175.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Diaz, H. F., Trigo, R., Hughes, M. K., Mann, M. E., Xoplaki, E., Barriopedro, D. (2011): Spatial and temporal characteristics of climate in medieval times revisited. American Meteorological Society. DOI:10.1175/BAMS-D-10-05003.1.
- ↑ 11,0 11,1 Mann, M. E. (2002): Medieval Climatic Optimum. The Earth system: physical and chemical dimensions of global environmental change, Volume 1, pp 514-516. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester.
- ↑ 12,0 12,1 Trouet, V., Esper, J., Graham, N. E., Baker, A., Scourse, J. D., Frank, D. C. (2009): Persistent Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the Medieval Climate Anomaly. Science 324, 78, DOI: 10.1126/science.1166349.
- ↑ Jungclaus, J. H. (2009): Lessons from the past millennium. Nature Geoscience 2, 315-316.
- ↑ 14,0 14,1 Mann, M. E. (2007): Climate Over the Past Two Millennia. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 35:111-36. doi: 10.1146/annurev.earth.35.031306.140042.
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