Geowissenschaft: Rhythmische Klimaschwankung

Weshalb war das Klima während der letzten Kaltzeit unbeständiger als heute? Und weshalb änderte es sich in relativ regelmäßigen Abständen?

Mindestens 20-mal wurde die letzte Kaltzeit, die vor 100 000 Jahren begann und vor 10 000 Jahren endete, plötzlich für kurze Zeit unterbrochen. Die Wärmeperioden verliefen stets nach demselben Muster: Zunächst stieg die Temperatur rund um den Nordatlantik um sechs bis zehn Grad an, kühlte dann langsam ab und ging schließlich wieder in den Kaltzeit-Zustand über.

An den dramatischen Temperatursprüngen, so Andrey Ganopolski und Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), waren vermutlich die Meeresströmungen im Atlantik schuld. Der Golfstrom transportiert warmes Wasser in den Norden. Dort kühlt es ab, sinkt in die Tiefe und fließt als Bodenströmung zurück in den Süden. Dieser Kreislauf wird geschwächt oder ganz unterbrochen, wenn das Meerwasser durch zu große Frischwassermengen zu "süß" wird - und damit aufgrund geringerer Dichte zu leicht, um abzusinken.

Ein Ausläufer des Golfstroms, der Nordatlantikstrom, endete während der Kaltzeit bereits südlich von Island. Doch schon eine geringe Drosselung der Frischwasserzufuhr ließ ihn bis nach Grönland vorstoßen, wo er Tauwetter auslöste.

Die kurzen Tauperioden traten meist im Abstand von rund 1500 Jahre ein, manchmal aber auch erst nach 3000 oder 4500 Jahren. Eine Erklärung für die Zyklus-Dauer von 1500 Jahren haben Ganopolski und Rahmstorf zwar nicht. Doch glauben sie zu wissen, was den Takt für die Klimakapriolen aufrecht erhalten haben könnte: ein Phänomen namens "stochastische Resonanz".

Für die stochastische Resonanz brauche man drei Zutaten, so Rahmstorf: erstens einen schwachen periodischen Klima-Taktgeber; zweitens ein so genanntes "Rauschen", also etwa die zufälligen Schwankungen in der Frischwasserzufuhr; schließlich drittens einen Verstärker, um das schwache periodische Signal zu intensivieren. Verstärker war in diesem Falle der Nordatlantikstrom, dessen starker Einfluss auf das Klima die Folgen potenzierte. Es sei denn, die Frischwasserzufuhr war zufälligerweise so gering, dass der "Verstärker" nicht in Gang kam - dann fiel der Klimawechsel aus.

Wie Berechnungen zeigen, kann der derzeitige "gemäßigte" Zustand, bei dem das warme Wasser regelmäßig bis nach Grönland fließt, in Warmzeiten nicht so leicht gestört werden wie zu einer Kaltzeit. Trotzdem warnen Ganopolski und Rahmstorf: Sollte die Menge an Süßwasser, die ins Nordmeer fließt, übermäßig stark zunehmen - etwa durch vermehrte Niederschläge oder schmelzende grönländische Gletscher - dann könnte der Nordatlantikstrom seinen Dienst ganz einstellen. Der Wärmetransport nach Nordwest-Europa würde plötzlich versiegen.

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