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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

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

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

5 Erdbahnparameter Elliptizität (~ Jahre) Schiefe ( Jahre)

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

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

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

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

10 Sonneneinstrahlung Eisvolumen Klimasystem Ziel: Mathematische Beschreibung der Signalumwandlung

11 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)

12 Kontinentale Eisschilde und Isostasie Ruddimann (2001)

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

14 Ein nulldimensionales Eismodell Eismasse, E: a 0 = Eiswachstumsrate (Schneeakkumulation) a 1 = Empfindlichkeit gegenüber Einstrahlungsanomalien, Q a 2 = Eiszerfallsrate (1/a 2 = 33 ka) neg. Rückkopplung K = Kalbungsrate

15 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/ 1 = 5.5 ka) 2 = Zeitkonstante f. Entlastung (1/ 2 = 22 ka) neg. Rückkopplung

16 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.

17 D:\Fazies_Klima\Ice0D.gsp

18 Achtung: Modell benutzt physikalische Zeitachse! 1 Ma0 MaZukunft

19 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 die nächste Eiszeit voraus?

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

21 Die nächste Eiszeit Heute 60 ka in der Zukunft

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

23 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?

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

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

26 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)

27 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 Ausweg: physikalische Eismodelle Wozu eignet sich solch ein Modell?


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