IPCC Assessment-Report 4 6 Paleoclimate

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1 IPCC Assessment-Report 4 6 Paleoclimate

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

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

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

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

6 Datieren der Funde Schlechter je weiter zurück
Methoden haben spezifische Perioden

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

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

9 Zeitabschnitte der Erdgeschichte
Quartär Holozän 10.000ya Pleistozän 2,6mya Neogen 23mya Paläogen 65mya Kreide 145mya Jura

10 Zeitabschnitte der Erdgeschichte
Quartär Holozän 10.000ya Pleistozän 2,6mya Neogen 23mya Paläogen 65mya Kreide 145mya Jura

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

13 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

14 Thermisches Maximum

15 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

16 Zeitabschnitte der Erdgeschichte
Quartär Holozän 10.000ya Pleistozän 2,6mya Neogen 23mya Paläogen 65mya Kreide 145mya Jura

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

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

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

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

21 Glaziale/Interglaziale und Spurengase

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

23 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).

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

25 Beziehung zu Treibhausgasen heute

26 Beziehung zu Treibhausgasen heute
heutige Treibhausgaskonzentrationen so hoch wie seit 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 Jahren)

27 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.

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

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

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

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

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

33 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

34 Meeresniveau

35 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

36 Die heutige Warmzeit Temperaturen gegenüber dem vor-industriellen Zeitalter

37 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)

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

40 Proxies

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

42 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 Jahren keine Eiszeit aufgrund von orbital forcing

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44 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