„Die nächste Eiszeit wird ausbleiben“

Über viereinhalb Milliarden Jahre ist die Erde alt – und ihr Klima hat sich im Lauf der Zeit immer wieder massiv verändert. Unser heutiges Klima ist also nur eine Momentaufnahme, doch was vor rund 150 Jahren mit der Industrialisierung begann, ist einmalig in der Erdgeschichte. Seit der Mensch erstmals erheblichen Einfluss auf seine Umwelt genommen hat, hat sich eine Entwicklung vollzogen, die es in Jahrmillionen Klimageschichte zuvor nicht gab – das lässt sich heute mit diversen wissenschaftlichen Methoden zeigen.

Unsere heutigen Klimaverhältnisse entstanden vor rund 65 Millionen Jahren, im Känozoikum. Seither war es schon des Öfteren deutlich wärmer auf der Erde als heute. Auch die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre war zum Teil erheblich höher. Einfluss darauf haben viele Faktoren, die sich in regelmäßigen Perioden ändern: Die Ellipsenbahn unseres Planeten um die Sonne zum Beispiel (im Laufe von 100.000 Jahren) oder die Neigung der Erdachse (im Laufe von etwa 41.000 Jahren). All diese Faktoren verursachten einen permanenten Wandel des globalen Klimas, der sich allerdings in sehr langen Zeitspannen vollzog.

Aufgrund dieser stetigen, sehr langfristigen Wechsel veränderten sich auch Umweltfaktoren, die auf das Klima wirken. So beeinflussten ausgedehnte Eisschilde die atmosphärische Zirkulation: Die Eisschilde wirkten sich nicht nur auf atmosphärische Temperaturen aus, sondern auch auf die Ozeane. Eis reflektiert mehr Sonnenlicht und lässt so die Temperaturen sinken. Auf der anderen Seite nehmen die Ozeane das Sonnenlicht auf und transportieren Wärme in hohe Breiten. Am Ende der letzten Eiszeit vor 14 Tausend Jahren führte das Anspringen dieses Transportes dazu, dass es im Nordatlantik warm wurde und Eisschilde schmolzen. Die erheblichen Schmelzwassermengen veränderten wiederum ozeanische Strömungen.

Die letzte große Eiszeitperiode begann vor etwa 35 Millionen Jahren. Seitdem befindet sich die Antarktis als separater Kontinent am Südpol. Eine ringförmige Wind- und Wasserzirkulation schirmte sie vom Austausch mit den wärmeren, niederen Breiten ab. So konnte das Wasser um die Antarktis abkühlen und in die Tiefen der Ozeane sinken. Dadurch sind die Weltmeere heute rund 10 Grad Celsius kälter als vor 70 Millionen Jahren. Seit etwa drei Millionen Jahren gibt es auch Landeis in der Nordpolarregion, permanent auf Grönland und während der Eiszeiten in Nordamerika und Eurasien.

„Synchron zur sich verändernden Laufbahn der Erde um die Sonne durchlief das globale Klima in der letzten Millionen Jahren langfristige Zyklen“, sagt Lohmann. „In Kaltzeiten waren Teile der nördlichen Erdhalbkugel großflächig mit bis zu mehreren Kilometer dicken Eisschilden bedeckt, die in Warmzeiten wieder weitestgehend verschwanden. Dies wiederholte sich etwa alle 80.000 bis 120.000 Jahre.“ Rekonstruktionen aus Eisbohrkernen zeigen, dass zwischen den Kalt- und Warmzeiten der CO₂-Anteil variierte. Er lag zwischen etwa 180 und 290 Teilchen von einer Millionen Teilchen (parts per million – ppm).

Mit dem Beginn der Industrialisierung Mitte des 19. Jahrhunderts jedoch begann eine Entwicklung unseres Klimas, die in der Erdgeschichte einmalig ist. Die CO2-Konzentration stieg innerhalb von rund 150 Jahren so schnell, wie nie zuvor und mit ihr die globale Erwärmung: 2020 lag die jährliche die CO₂-Konzentrationen in der Atmosphäre an den Messstationen auf der Zugspitze und Mauna Loa auf Hawaii im Schnitt schon bei 414 ppm. Die Messstation Mauna Loa etwa zeigt für die letzten 60 Jahre einen rapiden Anstieg der CO2-Konzentration um 100 ppm. Diese Zahlen sind damit ein wichtiger Indikator für den vom Menschen verursachten, also anthropogenen Klimawandel. Den Kohlenstoff, der in der Zeitspanne 200 Millionen Jahre bis 65 Millionen Jahre vor unserer Zeit vor allem in Kohle, Erdöl, und Erdgas gebunden wurde, setzen Menschen nun innerhalb kürzester Zeit wieder frei.

Um das hochkomplexe Klimasystem zu verstehen, nehmen die Forscher*innen weltweit Proben: an Land, in den Ozeanen, am Meeresgrund und im Eis. Hinzu kommen Methoden der Fernerkennung via Satelliten und Flugzeugen. „Zusätzlich zu den Messergebnissen der vergangenen zwei Jahrhunderte greifen wir auf Informationen zurück, die uns etwas über lang vergangene Klima- und Umweltbedingungen verraten“, erläutert Lohmann. Solche Stellvertreter-Daten, Proxys genannt, können etwa aus Organismen gewonnen werden: An Wachstumsringen von Bäumen lassen sich zum Beispiel Extreme wie heiße Sommer erkennen. Überreste von Amphibien und Reptilien findet man dort, wo einst tropisches bis subtropisches Klima herrschte. Sedimente geben ebenfalls Aufschluss über längst vergangene klimatische Verhältnisse.

Eine große Bedeutung als Klima-Indikatoren haben auch Kohlenstoffisotope. „Mit Hilfe der verschiedenen Isotope können wir unter anderem Änderungen des Kohlenstoffkreislaufs rekonstruieren“, erläutert Peter Köhler vom AWI-Forschungsbereich Glaziologie. Hierfür hat ein internationales Wissenschaftsteam, an dem Köhler beteiligt war, in den vergangenen sieben Jahren fast 15.000 Proben analysiert. Das Team kann bis zu 57.000 Jahre zurückgehend erfassen, wie hoch der Anteil des Radiokohlenstoffs in der Atmosphäre zu bestimmten Zeiten war.

„Die letzten 10.000 Jahre waren sehr stabil“, weiß Grosse. „Doch nun haben wir eine Phase eingeleitet, wie es nur wenige in der Erdgeschichte gab, in denen die Erwärmung auch nur annähernd so rapide fortgeschritten ist.“ Die drei Wissenschaftler sind sich darin einig: Noch können wir das 1,5-Grad-Ziel erreichen und Kippunkte vermeiden. Doch die Zeit drängt.