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Die natürliche Variabilität des Klimas Anne Wackerbarth 25.01.2007 Betreuer: Augusto Mangini.

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Präsentation zum Thema: "Die natürliche Variabilität des Klimas Anne Wackerbarth 25.01.2007 Betreuer: Augusto Mangini."—  Präsentation transkript:

1 Die natürliche Variabilität des Klimas Anne Wackerbarth Betreuer: Augusto Mangini

2 Gliederung: 1. Klimavariationen der letzten 4,5 Mrd Jahre 2. Klimavariationen des Quartär 3. Hauptthema: Das Klima des Holozäns (Untersuchungen an Stalagmiten im Vergleich mit anderen Klimaarchiven)

3 1. Klima der letzten 4,5 Mrd Jahre Frühphase der Erde : andere Zusammensetzung der Atmosphäre viele Vermutungen wenige Archive Fehler von einigen Millionen Jahren Bildquelle: Schönwiese

4 2. Klima des Quartärs aktuelle Eiszeitalter : Quartär (Beginn vor 2,6 Mio Jahren) Unterscheidung zwischen Stadialen und Interstadialen (kältere und wärmere Perioden) Bessere Informationen aufgrund von Sedimentuntersuchungen und Untersuchungen an Eisbohrkernen Bildquelle: Wikipedia

5 2. Klima des Quartärs Temperaturschwankungen von ΔT=15°C (EPICA) bzw. ΔT=12°C (Vostok) jähriger Zyklus Vostok – Station Bildquelle:Robert A. Rohde Variationen

6 2. Klima des Quartärs Die Milankovic-Theorie Thema: Zusammenhang zwischen Klimaschwankungen und Sonneneinstrahlung auf der Erde Berechnung der solaren Einstrahlung aufgrund der Bahnparametern der Erde

7 2. Klima des Quartärs Die Milankovic-Theorie Bildquelle: Rutherford (1997)

8 2. Klima des Quartärs Die Milankovic-Theorie

9 2. Klima des Quartärs Ungeklärt, warum ein Zyklus dominiert Zyklen: Exzentrizität Jahre Präzession Jahre Nutation Jahre Bildquelle: Weitere Zyklen Bildquelle:Lisiecki und Raymo (2005)

10 Das Klima des Holozäns Aktuelles Interstadial (Warmzeit) : Holozän (Beginn vor Jahren)

11 3. Das Klima des Holozäns Bekannt: IPCC- Report ΔT ~ 0,5°C kaum Variationen bis 1860 Anstieg der Temperatur/ Klimawandel von Menschen verursacht Bildquelle: IPCC- Report

12 3. Das Klima des Holozäns Der IPCC- Report Kritik : Rekord hauptsächlich erstellt aus klimarelevanten Information aus Baumringen Kritikpunkte : Wachstum hauptsächlich im Frühjahr und Sommer nur Archiv für Frühjahr- und Sommer-Klimaverhältnisse Wachstum variiert mit Alter des Baumes Biologische Organismen anpassungsfähig für Klima Zusammenhang mit Temperatur nicht genau geklärt

13 3. Das Klima des Holozäns Moberg et al. (2005) : Rekord aus verschiedenen Archiven (Eisbohrkerne, Meer- und Seesedimente) ΔT~0,9°C zwischen LIA und MWP im Gegensatz zu IPCC mit ΔT~0,3°C Mangini et al. : Untersuchungen zur weiteren Erforschung des Klimas des Holozäns an Stalagmiten der Spannagelhöhle Bildquelle: lumi.zr.ruhr-uni-bochum.de Bildquelle: Vollweiler 2006 Aktuelle Messungen:

14 3. Das Klima des Holozäns Die Spannagelhöhle : Lage: Österreich (Tirol) am Hintertuxer Gletscher Länge L=10km Temperatur T=1,8°C Luftfeuchtigkeit nahezu 100% Bildquelle: Bildquelle: Vollweiler 2006

15 3. Das Klima des Holozäns Grundlagen Stalagmiten: Bildquelle: McGarry et al. 2004

16 3. Das Klima des Holozäns Die Isotopie des Sauerstoffes: Sauerstoff besitzt verschiedene Isotope 16 O mit 99,7% 18 O mit 0,2% Untersuchtersuchung Stalagmiten verschiedene Sektoren haben verschiedene Isotopenverhältnisse Isotopie des Sektors abhängig von: Isotopie des Niederschlags Kinetische Effekte, d.h. Anreicherung schwerer Isotope Temperatur (-0,23/°C) Bildquelle: Vollweiler 2006

17 Das Klima des Holozäns Isotopie des Sauerstoffes wird durch die Delta-Notation ausgedrückt δ 18 O Beispiel: Niedrige δ 18 O-Werte Höhere δ 18 O-Werte Die Isotopie des Sauerstoffes:

18 3. Das Klima des Holozäns U/Th-Methode Mutter-zu-Tochter-Verhältnis Alters-Datierung

19 3. Das Klima des Holozäns SPA 12: Klimarekonstruktion der letzten 2000 Jahre Spannagelhöhle: niedrige Temperatur und hohe Tropfrate kinetische Effekte ausschließbar δ 18 O Rückschluss auf Temperatur und Niederschlagsisotopie Temperatureichkurve: Anhand von fünf Messpunkte bekannter Temperatur Mangini et al. (2005)

20 3. Das Klima des Holozäns Temperaturverlauf der letzten 2000 Jahre: Vergleich: SPA 12: ΔT~2,7°C IPCC : ΔT~0,5°C Moberg: ΔT~0,9°C Bildquelle: Mangini et al. (2005)

21 3. Das Klima des Holozäns Temperaturverlauf der letzten 2000 Jahre Vergleich: Schwankung der Größe des großen Aletschgletschers (Schweiz) (z.B. Holzhauser et al. 2005) Bildquelle: Mangini et al Bildquelle: Wikipedia Rote Kurve: Gletscher Schwarze Kurve: SPA12

22 3. Das Klima des Holozäns Ursachen: Relativ unbekannt Vermuteter Zusammenhang mit der Aktivität der Sonne Δ 14 C vermutlich Funktion solarer Abstrahlung niedriger Δ 14 C leichtere Isotopie Bildquelle: Mangini et al. (2005) Rote Kurve: Delta 14 C Schwarze Kurve: SPA12 Comparison Delta 14 C – SPA12

23 3. Das Klima des Holozäns Ursachen: Je höher Sonnenaktivität umso niedriger Δ 14 C Solares Magnetfeld schirmt hochenergetische Strahlung ab. Strahlung erzeugt Reaktion:

24 3. Das Klima des Holozäns δ 18 O abhängig von Temperatur δ 18 O abhängig von Niederschlagsisotopie Es gilt: je mehr Ausregnung umso leichter je länger Weg über den Kontinent umso leichter je niedriger Temperatur, umso leichter Isotopie Winterniederschlag leichter als Sommerniederschlag Rückschlüsse auf NAO-Index Bildquelle: Wikipedia Niederschlagsisotopie

25 3. Das Klima des Holozäns Auswirkungen des Druckgradienten zwischen Islandtief und Azorenhoch auf den resultierenden Westdrift auf Europa Niedriger δ 18 O-Wert Beitrag Winterniederschlag höher NAO+ Situation Niedriger DruckgradientHoher Druckgradient Der NAO-Index:

26 3. Das Klima des Holozäns Klimaaufnahme der letzten 9000 Jahre: Drei Stalagmiten (SPA12, SPA128, SPA70) aus überlappenden Wachstumsperioden entnommen im Abstand von maximal 50m Bildquelle: Vollweiler et al.

27 3. Das Klima des Holozäns Klimaaufnahme der letzten 9000 Jahre: Bildquelle: Vollweiler et al. (2006) tuned curve (to the level of SPA 12) wärmer, NAO+ kälter, NAO- ÖtziHannibal LIA MWP ΔT~3,2°C Age [kyr] ,0 - 8,5 -8,0 -7,5 -7,0 -6,5 δ 18 O []

28 3. Das Klima des Holozäns Vergleich mit anderen Archiven: Bildquelle: Vollweiler et al. (2006) Aletschgletscher (Holzhauser et al. 2001) Seespiegel Westalpen (Magny 2004)

29 3. Das Klima des Holozäns Vergleich überregionale Archive: HSG: Hematite Stained Grains (Bond et al. 2001) = Maß für Eisdrift auf dem Nordatlantik Bildquelle: Mangini et al Bildquelle:

30 3. Das Klima des Holozäns ITCZ Vergleich mit überregionalen Archive

31 3. Das Klima des Holozäns Vergleich mit überregionalen Archiven: TROJA Siedlungsphasen Bildquelle: Mangini (2006)Bildquelle: Vollweiler (2006)

32 Zusammenfassung: Über die frühe Zeit der Erde ist nur wenig bekannt wenig Archive Innerhalb der besser erforschten Zeit erkennt man zyklische Variationen, die möglicherweise mit der Variation der Bahnparametern der Erde zusammenhängen Möglicherweise ist der Verlauf des Klimas des Holozäns weniger glatt als angenommen und starke Temperaturschwankungen existieren nicht erst seit der Industrialisierung Mit Hilfe von Stalagmiten wurden Klimaaufzeichnungen des Holozäns erstellt, die eine Temperaturschwankung von ca. 3,2°C nahe legen Möglicherweise wurde der Einfluss der natürlichen Variabilität bisher unterschätzt


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