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Letzte Maximalvereisung vor 21.000 Jahren Heute Ausdehnung von Eiskappen auf der Nordhemisphäre.

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Präsentation zum Thema: "Letzte Maximalvereisung vor 21.000 Jahren Heute Ausdehnung von Eiskappen auf der Nordhemisphäre."—  Präsentation transkript:

1 Letzte Maximalvereisung vor Jahren Heute Ausdehnung von Eiskappen auf der Nordhemisphäre

2 Modellierung von Eiszeitzyklen Rekonstruierte Eiszeitzyklen während der letzten Jahre Astronomische Theorie der Eiszeiten Ein einfaches Modell für Eiszeitzyklen Änderung der Sonneneinstrahlung Eisvolumenvariationen Physikalisch basierte Eismodelle Eisverteilung in Nordamerika seit der letzten Eiszeit, Eiszeiten in der Zukunft

3 Rekonstruktion des Eisvolumens mit Sauerstoffisotopen 16 O (~ 99,8 %) und 18 O (~ 0,2 %) 18 O / 16 O Verhältnis im Ozean = 1 / 500 Abweichungen davon (in ) Eisvolumen/Meeresspiegel Berger & Seibold (1996)

4 Sauerstoffisotopenwert [] Alter [ka] Interglazial Glazial Rekonstruierte Eiszeitzyklen (ODP 806, W-Pazifik) Berger et al. (1996)

5 Astronomische Theorie der Eiszeiten Zeit + Durchschnittswert Sonneneinstrahlung bei ca. 65° N im Sommer Eisschmelze Eiswachstum

6 Jahresgang der solaren Einstrahlung Hartman (1994) Erde näher an der Sonne im SH Sommer Tageslängen-EffeKt Mittelwert = 342 W m -2

7 Erdbahnparameter Elliptizität (~ Jahre) Schiefe ( Jahre)

8 Schiefe der Erdbahn und Saisonalität Ruddiman (2001) Keine Saisonalität Maximale Saisonalität

9 Änderung der Lage des Frühlingspunktes Nordsommer min. Abstand Nordwinter min. Abstand Vor Jahren Heute Kreiselbewegung (~ Jahre)

10 Q65N(Juli) [W/m 2 ] Alter [ka] Sonneneinstrahlung bei 65° N im Juli A. Berger (1978)

11 Solare Einstrahlung und Eisschilde Ruddiman (2001)

12 Orbitale Steuerung von Eisschilden: Milankovic Hypothese Ruddiman (2001) Kritische Rolle der Sommer- Einstrahlung

13 Ruddiman (2001) Die Milankovic Hypothese

14 Sonneneinstrahlung Eisvolumen Klimasystem Ziel: Mathematische Beschreibung der Signalumwandlung

15 Ein einfaches Rechenschema für Eiszeitzyklen Für ein Zeitintervall gilt: Änderung Eisvolumen = Eiswachstum – Eisschmelze Regeln: - Der im Winter gefallene Schnee muss den Sommer überdauern - Warme Sommer und großes Eisvolumen begünstigen Eisschmelze Eisschmelze = a 1 · Sommereinstrahlung + a 2 · Eisvolumen aus Beobachtungen (konstant)

16 Kontinentale Eisschilde und Isostasie Ruddimann (2001)

17 Zerfall kontinentaler Eisschilde durch Kalbung Eisschmelze schneller als Hebung des Untergrundes Meerwasser dringt in Senke Kalbung Ruddimann (2001)

18 Ein nulldimensionales Eismodell Eismasse, E: a 0 = Eiswachstumsrate (Schneeakkumulation) a 1 = Empfindlichkeit gegenüber Einstrahlungsanomalien, Q a 2 = Eiszerfallsrate neg. Rückkopplung K = Kalbungsrate

19 Kalbungsrate, K: –Positiv wenn offene Senke unterhalb des Meerespiegels existiert –Null sonst Isostatische Absenkung des Untergrundes, D H = Mächtigkeit des Eisschildes = f(E) 1 = Zeitkonstante f. Einsinken ( 1 / 2 1/4) 2 = Zeikonstante f. Entlastung (1/ 2 = 22 ka)

20 Zusammenfassung des Eismodells Zwei prognostische Gleichungen für E und D Diagnostische Gleichungen für K und H Erfordern weitere Annahmen Mehrere unbekannte Parameter (a i, i ) Größenordnung abgeschätzbar Anfangsbedingungen: E 0 = 0 kg; D 0 = 0 m Einstrahlungsanomalien: Berger (1978), Rauschen, Sinusschwingung Saltzman und Verbitsky (1992): Asthenospheric ice load effects in a global dynamical-system model of the Pleistocene climate. Climate Dynamics, 8: 1-11.

21 D:\Fazies_Klima\Ice0D.gsp

22 Achtung: Modell benutzt physikalische Zeitachse! 1 Ma0 MaZukunft

23 Experimente mit dem Eismodell 1 Starten Sie das Modell mit den Standardeinstellungen Vergleichen Sie den modellierten Meeresspiegel mit den rekonstruierten Werten. – Gibt das Modell die Daten gut wieder? – Welche Kriterien sind für den Vergleich sinnvoll? Für welchen Zeitpunkt in der Zukunft sagt das Modell eine zukünftige Eiszeit voraus?

24 Wie gut ist das Modell? Kriterien: - Glazial-Interglazial Hub (± ok) - Zeitpunkt der Terminationen ( ) - Lage der Stadiale/Interstadiale ( )

25 Die nächste Eiszeit 0 Ma 60 ka in der Zukunft

26 Experimente mit dem Eismodell 2 Starten Sie das Modell nacheinander mit folgenden Einstellungen für Antrieb und Kalbung: OrbitalSinusRauschenKalbung Ref Welchen Einfluss haben Antrieb und Kalbung auf die Entstehung des 100-ka Zyklus und die Lage der Terminationen?

27 Reaktion auf den Antrieb Terminationen treten unabhängig vom Antrieb auf Der Antrieb bestimmt den Zeitpunkt der Terminationen (Phasenlage) Rauschen Sinus Orbital

28 Bedeutung der Kalbung In diesem Modell ist das Auftreten von Terminationen (und damit des 100-ka Zyklus) vom Kalbungs- mechanismus abhängig. Ohne Antrieb/Kalbung Orbital Orbital + Kalbung

29 Nulldimensionales Eismodell Nur wenige Regeln sind notwendig, um die Abfolge der Eiszeiten aus der Sommereinstrahlung in hohen Breiten zu berechnen: Der im Winter gefallene Schnee muss den Sommer überdauern Eisschmelze wird begünstigt durch - extrem warme Sommer - extrem großes Eisvolumen in Gegenwart und Vergangenheit (Einsinktiefe)

30 Grundsätzliche Eigenschaften des Klimasystems lassen sich analysieren Alter vergangener Eiszeiten können berechnet werden ABER:- keine physikalischen Gesetzmäßigkeiten liegen zugrunde - keine Aussage über die räumliche Eisverteilung - unrealistische Parameterwerte Unbefriedigend Wozu eignet sich solch ein Modell?

31 Physikalische Eismodelle Herterich (1989)

32 Letzte Maximalvereisung vor ~ Jahren vor Jahren vor Jahren vor Jahren Modellierte Eisverteilung in Nordamerika Marshall & Clarke (1999)

33 Eiszeiten in der Zukunft Berger & Loutre (2002) ZukunftVergangenheit vergangene Werte ( ppmv) eiszeitlicher Wert (210 ppmv) Treibaus-Wert (750 ppmv) CO 2 -Gehalt der Atmosphäre


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