Eine aktuelle Studie im Fachmagazin Science verfolgt die natürlichen Zyklen des Klimas der Erde über einen Zeitraum von einer Million Jahre. Das internationale Forschungsteam analysiert Sedimentkerndaten und betrachtet vergangene Klimaveränderungen zwischen Eiszeiten und Zwischeneiszeiten.
Das internationale Team unter Leitung der Universität Cardiff und Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts hat seine Vorhersage auf der Grundlage einer neuen Interpretation kleiner Veränderungen in der Umlaufbahn der Erde um die Sonne gemacht, die über Zeiträume von Tausenden von Jahren zu massiven Verschiebungen im Klima des Planeten führen. In ihrer Studie untersuchen die Forscher dazu eine Millionen Jahre zurückreichende Klimaaufzeichnungen aus Tiefseesedimenten, die auf Sauerstoffisotopendaten aus benthischen Foraminiferen beruhen und Veränderungen in der Größe der landgestützten Eisschilde auf der Nordhalbkugel zusammen mit der Temperatur der Tiefsee dokumentieren.
Das Team war in der Lage, diese Veränderungen mit kleinen zyklischen Schwankungen in der Achsneigung und der Geometrie der Erdbahn um die Sonne, die die jahreszeitliche und geografische Verteilung des einfallenden Sonnenlichts beeinflussen, abzugleichen.
Der Hauptautor, Prof. Stephen Barker von der School of Earth and Environmental Sciences der Universität Cardiff, sagte: „Wir waren überrascht, einen so deutlichen Einfluss der verschiedenen Orbitalparameter auf die Klimaaufzeichnungen zu finden. Es ist erstaunlich, dass dieses Muster nicht schon früher gesehen wurde.“
Vorhersagen über einen Zusammenhang zwischen der Umlaufbahn der Erde um die Sonne und den Schwankungen zwischen Eiszeiten (Glazial) und Zwischeneiszeiten (Interglazial) gibt es schon seit über einem Jahrhundert, aber erst Mitte der 1970er Jahre wurden sie durch reale Daten bestätigt. Seitdem ist es eine Herausforderung für die Wissenschaft, genau zu bestimmen, welcher Orbitalparameter für den Beginn und das Ende von Eiszeiten am wichtigsten ist, da es schwierig ist, klimatische Veränderungen so weit in die Vergangenheit zu datieren. Das Team, dem Forschende des University College London (UCL), der University of California, Santa Barbara, und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) angehören, konnte dieses Problem überwinden, indem es zyklische Verlaufsformen der Klimasignale beim Übergang zwischen Kalt- und Warmzeiten in der Vergangenheit untersuchte. So konnten sie herausfinden, wie die verschiedenen Parameter zusammenpassen, um die beobachteten Klimaveränderungen hervorzurufen.
Stephen Barker bemerkte dazu: „Das Muster, das wir gefunden haben, ist so reproduzierbar, dass wir in der Lage waren, eine genaue Vorhersage darüber zu treffen, wann die einzelnen Zwischeneiszeiten der letzten Millionen Jahre auftreten und wie lange sie dauern würden.“ Die Mitautorin der Studie, Prof. Lorraine Lisiecki von der University of California, Santa Barbera, fügte hinzu: „Das ist wichtig, denn es bestätigt, dass die natürlichen Zyklen des Klimas, die wir auf der Erde über Zehntausende von Jahren beobachten, weitgehend vorhersehbar und nicht zufällig oder chaotisch sind. Und weil wir jetzt in einer Zwischeneiszeit - dem Holozän - leben, können wir auch eine Vorhersage darüber treffen, wann unser Klima wieder zu einem eiszeitlichen Zustand zurückkehren könnte.“
„Aber ein solcher Übergang zu einem eiszeitlichen Zustand in 10.000 Jahren ist sehr unwahrscheinlich, weil die menschlichen Emissionen von Kohlendioxid in die Atmosphäre das Klima bereits von seinem natürlichen Verlauf abgelenkt haben, was längerfristige Auswirkungen in die Zukunft hat. “, fügte Dr. Gregor Knorr vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung und einer der Co-Autoren der Studie hinzu. Das Team plant, auf seinen Ergebnissen aufzubauen, um eine Basislinie des natürlichen Klimas der Erde für die nächsten 10.000-20.000 Jahre zu erstellen, indem es die Veränderungen der Vergangenheit kalibriert. In Kombination mit Klimamodell-Simulationen hoffen die Forscher, die absoluten Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels bis in die ferne Zukunft quantifizieren zu können.
Stephen Barker fügte hinzu: „Jetzt, da wir wissen, dass das Klima über diese langen Zeiträume weitgehend vorhersehbar ist, können wir die Veränderungen der Vergangenheit nutzen, um uns darüber zu informieren, was ohne den Einfluss des Menschen in der Zukunft hätte passieren können. Das ist etwas, was wir vorher nicht mit dem Maß an Zuverlässigkeit tun konnten und bietet eine verbesserte Basis für Entscheidungen, die wir jetzt in Bezug auf die Treibhausgasemissionen treffen, die die zukünftigen Klimaveränderungen bestimmen werden.“ Prof. Chronis Tzedakis vom UCL, ebenfalls Co-Autor der Studie, fügt hinzu: „Diese neue Studie baut auf unserer früheren Arbeit auf und stellt einen wichtigen Beitrag zu einer einheitlichen Theorie der Gletscherzyklen dar.“
Originalpublikation:
Stephen Barker, Lorraine E. Lisiecki, Gregor Knorr, Sophie Nuber, Polychronis C. Tzedakis: Distinct roles for precession, obliquity, and eccentricity in Pleistocene 100-kyr glacial cycles, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp3491