Ein Massensterben vor 66 Millionen Jahren sorgte auch für das Ende der Dinosaurier. Forscher haben nun rekonstruiert, wie sich das Klima seitdem entwickelt hat. Die Kurve zeigt die beispiellose derzeitige Erwärmung.

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Für Wissenschaftler ist die Entwicklung des Erdklimas über sehr lange Zeiträume ein wichtiger Baustein zum Verständnis klimatischer Veränderungen.

So erhoffen sich Experten Antworten auf Fragen, die der heutige Klimawandel stellt - man will gewissermaßen aus der Geschichte lernen.

Klimageschichte der vergangenen 66 Millionen Jahre

Für eine neue Studie, erschienen im Fachmagazin "Science", haben Forscher die Klimageschichte der vergangenen 66 Millionen Jahre erstellt. Dafür analysierte das Team um Thomas Westerhold vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (Marum) der Universität Bremen und Norbert Marwan vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) Ozeansedimente. Die Resultate verdeutlichen, wie beispiellos die derzeitige Erderwärmung sei.

Die Proben im Meeresboden aus verschiedenen Ozeanen erbohrten sich die Wissenschaftler von einem Forschungsschiff aus. Besonders interessierte sie die in den Sedimenten eingelagerten fossilen Schalen von sogenannten Foraminiferen - das sind winzige, am Meeresboden lebende Organismen.

Anschließend analysierten sie deren Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope. Diese lassen Rückschlüsse auf damalige Tiefseetemperaturen, das Eisvolumen und Kohlenstoffkonzentrationen in der Atmosphäre zu.

Forscher leiten vier grundlegende Klimazustände ab

Die Klima-Referenzkurve reicht zurück bis zum Ende der Kreidezeit.

Die daraus erstellte Klima-Referenzkurve reicht zurück bis zu jenem Massensterben vor 66 Millionen Jahren am Ende der Kreidezeit, dem unter anderem die Dinosaurier zum Opfer fielen. Damals begann das Erdzeitalter Känozoikum, das bis heute andauert.

Aus der Klimakurve leiten die gut zwei Dutzend Forscher aus sechs Staaten vier grundlegende Klimazustände ab. Sie nennen sie:

  • Hothouse
  • Warmhouse
  • Coolhouse
  • und Icehouse

Demnach herrschte in den ersten zehn Millionen Jahren des untersuchten Zeitraums ein Warmhouse-Zustand vor, in dem die globalen Durchschnittstemperaturen mehr als fünf Grad Celsius über den heutigen Werten lagen.

Vor 56 Millionen Jahren begann dann die Hothouse-Phase, die bis vor 47 Millionen Jahren reichte und in der die Werte um mehr als zehn Grad wärmer waren als heute - in der Spitze um etwa 14 Grad.

Erwärmung liegt nicht im Bereich natürlicher Klimaschwankungen

Danach kühlte das Klima tendenziell ab: Bis vor 34 Millionen Jahren folgte eine zweite Warmhouse-Phase. Im folgenden Coolhouse-Stadium, das bis vor 3,3 Millionen Jahre reichte, entstanden die großen Eisschilde der Antarktis.

Taucher macht Bekanntschaft mit eigentümlichen Meeresbewohnern

Ein Taucher machte im Roten Meer vor der Küste Ägyptens die Begegnung mit einem Schwarm Schnepfenmesserfische. Die Meeresbewohner überraschen mit ihrer eigenartigen Schwimmposition.

Mit der Icehouse-Phase entstanden dann auch Eisschilde auf der nördlichen Erdhalbkugel. Dieses Stadium, in das auch die Evolution des Menschen fällt, endete mit dem Holozän gegen Ende der letzten Kaltzeit vor rund 12.000 Jahren.

In der folgenden zweiten Coolhouse-Phase stieg die Temperatur tendenziell - in den letzten Jahrzehnten mit zunehmendem Tempo.

Die Kurve weist auch innerhalb der einzelnen Phasen periodische Schwankungen auf - etwa bedingt durch Änderungen der Erdbahn um die Sonne, die sogenannten Milanković-Zyklen.

Wie das globale Klima darauf reagierte, hing jedoch entscheidend von den Treibhausgas-Konzentrationen und dem Volumen der polaren Eisschilde ab. Die Kurve belege auch, dass die derzeitige und prognostizierte Erwärmung nicht im Bereich natürlicher Klimaschwankungen liegt.

Bald könnte es so warm sein wie seit 50 Millionen Jahren nicht mehr

"Wir wollen verstehen, welche Klimazustände es in der Vergangenheit gab, welche Prozesse dahintersteckten und wie es weitergegangen ist", wird Erstautor Westerhold in einer Marum-Mitteilung zitiert. "Besonders interessant ist die Zeit von 66 bis 34 Millionen Jahren vor heute, als es auf dem Planeten deutlich wärmer war als jetzt."

Auch Co-Autor James Zachos von der University of California in Santa Cruz unterstreicht die Bedeutung der Vergangenheit für die Interpretation der Gegenwart. "Nachdem es uns gelungen ist, die natürlichen Klimaschwankungen zu erfassen, können wir sehen, dass die prognostizierte anthropogene Erwärmung viel größer ist", sagt er.

"Den Prognosen des Weltklimarats für 2300 in einem Weiter-so-Szenario zufolge kann die weltweite Temperatur auf ein Niveau steigen, das der Planet seit 50 Millionen Jahren nicht erlebt hat."

Gerade die polaren Eisschilde trugen der Analyse zufolge während der Icehouse-Phase entscheidend zum stetigen Wechsel zwischen Kalt- und Zwischen-Kaltzeiten bei. "In einer extremen Treibhauswelt ohne Eis gibt es keine Rückkopplungen durch die Eisschilde mehr", mahnt Zachos. "Und das verändert die Klimadynamik."  © DER SPIEGEL