IPCC Assessment-Report 4 6 Paleoclimate

Paläoklima Veränderung des Klimasystems im Laufe der Jahrtausende Fortschritte in 1970er-Jahren Modelle um vergangenes Klima zu simulieren Testen der Klimamodelle

Einleitung Proxies: Eisbohrkerne Pollen Baumjahresringe Plankton Sediment Nicht eine Methode/Proxy, sondern mehrere

Einleitung Rekonstruktion der Temperatur über: Sauerstoffisotopenverhältnis Stickstoffisotopenverhältnis Magnesium/Calzium-Verhältnis Strontium/Calzium-Verhältnis …

Einleitung Rekonstruktion der CO2-Konzentration: 2 Proxies: C-Isotopenverhältnisse in Böden und Salzwasser Bor-Isotopenverhältnis Empirischer Zusammenhang zwischen Poren auf Laub und CO2-Gehalt

Datieren der Funde Schlechter je weiter zurück Methoden haben spezifische Perioden

Datieren der Funde Baumjahresringe: auf Jahr/Jahreszeit genau tausende Jahre zurück Andere Proxies auf Jahr/Jahreszeit genau: Korallen Sedimente Eisbohrkerne …

Datieren der Funde Radiometrische Datierung: Zerfallsraten natürlich vorkommender Isotope Isotopenverhältnis z.B. C14-Methode

Zeitabschnitte der Erdgeschichte Quartär Holozän 10.000ya Pleistozän 2,6mya Neogen 23mya Paläogen 65mya Kreide 145mya Jura www.wikipedia.org

Zeitabschnitte der Erdgeschichte Quartär Holozän 10.000ya Pleistozän 2,6mya Neogen 23mya Paläogen 65mya Kreide 145mya Jura www.wikipedia.org

Mittleres Pliozän vor 3,3 bis 3 Millionen Jahren Temperatur 2-3K über dem vor dem industriellen Zeitalters (VIZA) Kontinentalverteilung wie heute CO2 360-400ppm (leicht höher als VIZA) Meeresniveau 15-25m höher weniger Vergletscherung Land feuchter

Mittleres Pliozän Hohe Breiten: +10°C bis +20°C 60°N: +5°C bis +10°C Tropen: keine Erwärmung  könnte zeigen, dass höhere Breiten empfindlicher auf erhöhtes CO2 sind

Thermisches Maximum

Thermisches Maximum mögliche Quellen des C: Freisetzung von Gashydraten vom Meeresboden vulkanische Aktivität Oxidation von Sedimenten Kohlenstofffreisetzung ca. 1-2*1018 g C  etwa ähnliche Menge wie im nächsten Jahrhundert

Zeitabschnitte der Erdgeschichte Quartär Holozän 10.000ya Pleistozän 2,6mya Neogen 23mya Paläogen 65mya Kreide 145mya Jura www.wikipedia.org

Glaziale und Interglaziale Sedimente, Eisbohrkerne: Abfolge von Glazial/Interglazial-Zeiten letzte 430.000 Jahren am Besten dokumentiert: 100.000 Jahr Zyklen andere Perioden

Gründe für Glaziale und Interglaziale Grund für die Änderung des Erdklimas: Änderung der Energiebilanz - durch Änderung der Einstrahlung Änderung der Albedo Änderung der Ausstrahlung

Gründe für Glaziale und Interglaziale Milankovich-Zyklen: Menge der Sommereinstrahlung auf NH ist ausschlaggebend für Eiszeit. Nächste Möglichkeit: in 30.000 Jahren T…Neigung P…Präzession E…Exzentrizität

Gründe für Glaziale und Interglaziale Neigung: zwischen 22,05 und 24,5° Periodizität von 41.000 Jahren Jahreszeitenkontrast, gegensätzlicher Einfluss hoher & niedriger Breiten Exzentrizität: Periodizität von 400.000 und 100.000 Jahren Einfluss auf Distanz Erde-Sonne Präzession: Periodizität von 19.000 und 23.000 Jahren

Glaziale/Interglaziale und Spurengase

niedrige CO2-Konzentration in Eiszeiten ungeklärt; Prozesse in Atmosphäre, Meer, Sedimente, Eis möglich Meer größter und schnell wechselnder (<100.000 Jahre) Kohlenstoffspeicher fehlende biologische Aktivität im Meer  CO2 höher CO2 löslicher in kaltem Wasser

Gründe für Glaziale und Interglaziale Hochaufgelöste Eisbohrkerne: Antarktis-Temperatur beginnt einige hundert Jahre vor CO2 zu steigen. Nicht erkennbar, ob Beginn Erwärmung auf SH oder NH. Jedoch Unterschiede in Ausmaß und Stärke der stärksten Erwärmung (nicht in Phase, stärker in NH).

Gründe für Glaziale und Interglaziale Keine Änderung der Beziehung zwischen antarktische Temperatur und CO2 in den letzten 650.000 Jahren starke Kopplung CO2-Gehalt änderte sich immer wieder. Etwa von 180ppm beim letzten Glazialen Maximum zu 265ppm im frühen Holozän.

Beziehung zu Treibhausgasen heute

Beziehung zu Treibhausgasen heute heutige Treibhausgaskonzentrationen so hoch wie seit 650.000 Jahren nicht Radiative Forcing des industriellen ZA: dominiert von CO2 Magnitude ähnlich groß wie bei Wechsel glazial  interglazial jedoch: startet von interglazial-Zeiten! ein- bis zweimal schneller! (in Eisbohrkernen nichts Vergleichbares in den letzten 650.000 Jahren)

Beziehung zu Treibhausgasen heute Durchschnittliche Zuwachsrate zwischen 1960 und 1999 war CO2: 5-mal größer CH4: 6-mal größer N2O: 2-mal größer als in jeder anderen 40-Jahre-Periode in den letzten zwei Jahrtausenden vor dem industriellen Zeitalter.

letztes glaziales Maximum startete vor 116.000 Jahren Aufgrund von orbital forcing Maximum vor 21.000 Jahren Landeis über großen Teilen Nordamerikas und Europa, niedriger Meeresspiegel Tundra weitete sich aus, tropischer Regenwald schrumpfte

letztes glaziales Maximum Modellberechnungen für das letzte glaziale Maximum in Relation zu 1750

letztes Interglazial 4 Interglaziale in den letzten 450.000 Jahren kürzestes: einige tausend Jahre längstes: etwa 30.000 Jahre („Stage 11“) Gründe für Stage 11: geringe Exzentrizität ähnliche CO2-Konzentration wie VIZA

letztes Interglazial 130.000 - 116.000 Jahre Temperaturanomalie zu heute (Sommer) Eisbedeckung

abrupte Klimaänderungen thermohaline Zirkulation H6 … H3: Heinrich-Ereignisse Temperatur mittels N-Isotopen-Verhältnis 17 … 8: Dansgaard-Oetschger-Ereignisse A4 … A1: antarktische Warmzeiten Deposition

abrupte Klimaänderungen Dansgaard-Oetschger-Ereignisse: +8 bis +16K in Grönland innerhalb weniger 10 Jahre, dann Abkühlung über Jahrhunderte Heinrich-Ereignisse: Eisberge  Reduktion Salzgehalt, SST Hunderte bis tausende Jahre, dann Erwärmung in wenigen 10 Jahren

Meeresniveau

Meeresniveau Rekonstruktion des Meeresniveau bis zum letzten Interglazial: 4 bis 6m höher als heute aufgrund Schmelzen von Polareis Grönland nur zum Teil eisbedeckt  2 bis 4m  Antarktis

Die heutige Warmzeit Temperaturen gegenüber dem vor-industriellen Zeitalter

Event vor 8.200 Jahren abrupte Abkühlung von 2 bis 6°C in NH Abfall von CH4-Konzentration atmosphärische Zirkulation verändert große Menge von Süßwasser aufgrund von Abschmelzen der Gletscher extrem schneller Ausbruch von etwa 1014m³ Süßwasser aus See Agassiz (Nordamerika)

heutige Warmzeit Wann endet die heutige Warmzeit? nötig: Reduzierung der Sommereinstrahlung auf NH derzeit aber kleine Exzentrizität  nicht in den nächsten 30.000 Jahren  durch Treibhausgaskonzentration & Schmelzen von Grönlandeis zusätzlich verzögert

Proxies

Zusammenfassung Enge Beziehung Treibhausgase  Klima Anstieg Treibhausgaskonzentration sehr wahrscheinlich beispiellos (zumindest letzte 16.000 Jahre) Treibhausgaskonzentration höher als seit 650.000 Jahren CO2 hat Eis-/Warmzeiten verstärkt, nicht ausgelöst Zeiten mit höherer CO2-Konzentration waren wärmer als heute

Zusammenfassung in letzter Eiszeit 3 bis 5K kühler als Gegenwart Erwärmung nach letzter Eiszeit 10mal langsamer als aktuelle Erwärmung in letzter Warmzeit 4 bis 6m höherer Meeresspiegel heutige Temperatur höher als in den letzten 500 Jahren, auf NH sogar als in den letzten 1300 Jahren in den nächsten 30.000 Jahren keine Eiszeit aufgrund von orbital forcing

Zusammenfassung Viel Wissen, aber: Mechanismen von abrupten Klimaänderungen nicht genug verstanden SH- und Tropen-Daten fehlen Daten nicht komplett Einfluss von anderen Parametern an verwendeten Proxies