Zeitkapseln - Botschaften in die Welt von morgen. Bertwin Minks
problematisch!
2.3 Geotektonische Prozesse
Die Plattentektonik mit der Spreizung ozeanischer Böden in den mittelozeanischen Rücken und deren Subduktion in Tiefseegräben sowie der Auffaltung von Gebirgen in Kollisionszonen kontinentaler Platten hat das globale Klima in allen Erdzeitaltern entscheidend gestaltet und geprägt. Die geotektonischen Prozesse scheinen einem Muster zu folgen, das der Wilson-Zyklus beschreibt. Danach werden Superkontinente zerfallen und sich dann erneut zu einer großen Landmasse vereinigen. In den vergangenen Erdzeitaltern vom Präkambrium bis zum Perm sollen sich mindestens drei solcher Superkontinente gebildet haben, die später wieder in einzelne Kontinentalplatten zerbrochen sind:
Rodinia vor ca. 1,1 bis 0,8 Milliarden Jahren
Pannotia vor ca. 650 bis 550 Millionen Jahren
Pangaea vor ca. 300 bis 250 Millionen Jahren
Die plattentektonischen Prozesse des Wilson-Zyklus wirken auch in der Zukunft fort. So soll in etwa 150 bis 200 Millionen Jahren wieder ein Superkontinent entstehen, dem die Menschen bereits den Namen Amasio gegeben haben.
Die Drift der Kontinente hat zwar einen maßgeblichen und langfristigen Einfluss auf die Klimageschichte des Planeten, da die Verteilung von Landmassen und die Struktur der Meere mit ihren transozeanischen Strömungen auf der Erdoberfläche völlig umgestaltet werden. Diese geotektonischen Prozesse erstrecken sich jedoch über einen Zeitraum, der sich nach Millionen von Jahren bemisst. Für retrospektive Klimaanalysen oder prospektive Aussagen, die nur wenige Jahrhunderte oder Jahrtausende umfassen, spielt der Einfluss dieser geophysikalischen Prozesse daher praktisch keine Rolle.
2.4 Transozeanische Strömungen
Transozeanische Strömungen und damit verbundene Phänomene Grundsätzlich werden diese unsichtbaren Straßen im Meer langfristig von der Plattentektonik geformt, verändert und meistens radikal umgestaltet. Doch diese Strömungen unterliegen auch kurzzeitigen Veränderungen. Wenn sich beispielsweise der Wärmehaushalt der Ozeane durch Vereisungs- und Abschmelzungsvorgänge oder anderweitige Abkühlungen und Erwärmungen ändert, werden Dichteschwankungen im Salzwasser erzeugt, die die Tiefenwasser-Zirkulation beeinflussen. Dieser Effekt kann sich auf den Verlauf, die Temperatur und die Intensität von Meeresströmungen auswirken. Demzufolge können beispielsweise der Golfstrom, der Humboldtstrom, die äquatorialen Ströme und deren Gegenströme auch in überschaubaren Zeiträumen das globale Klima unter Umständen sogar drastisch (z. B. Erlahmen des Golfstroms) beeinflussen.
Die Veränderung der Temperaturprofile, der Intensität und der Geschwindigkeit transozeanischer Strömungen gehen mit Phänomenen wie El Nino, La Nina oder der (ozeanischen) positiven oder negativen transatlantischen Oszillation einher. Obwohl diese Phänomene lokal auftreten und zeitlich begrenzt sind, können sie in ihrer Gesamtheit die Komplexität und Periodizität des globalen Klimas auch relativ kurzfristig und länger andauernd beeinflussen.
2.5 Astronomische Ursachen
Himmelsmechanische Prozesse verändern die auf der Erde eintreffende Sonneneinstrahlung über die jährlichen Schwankungen hinaus und führen zu einer langperiodischen Variation des Solarparameters. Die zeitvarianten Muster der Veränderungen resultieren aus drei sich überlagernden Änderungen der Parameter von Erdbahn und Erdachse. Dabei handelt es sich um folgende astronomische Effekte:
eine Präzession der Erdrotationsachse (Zyklus 28.000 Jahre) und eine Präzession der Perihel-Drehung der Erdbahn (Zyklus 112.000 Jahre)
eine Variation der Ekliptik-Schiefe (Zyklus 41.000 Jahre)
eine Änderung der Exzentrizität der Bahn-Ellipse (Zyklus ca. 100.000 Jahre)
Dazu kommt eine erweiterte Modifikation, die auch die periodische Kippung der Ekliptik im Vergleich zur Sonne-Jupiter-Bahnebene (Zyklus ca. 400.000 Jahre) berücksichtigt. Die von dem serbischen Mathematiker Milankovic berechneten Zyklen (einschließlich der erweiterten Modifikation) können die Abfolge der Warm- und Kaltzeiten während der letzten 700.000 Jahre im Pleistozän relativ gut abbilden. Darüber hinaus wird den Milankovic-Zyklen auch für weiter zurückliegende klimatische Ereignisse im Karbon, Perm und der Trias ein signifikanter Einfluss zugeschrieben.
Diese himmelsmechanischen Zyklen wirken natürlich auch in der Zukunft fort. Ihre Zeitskala umfasst Jahrzehntausende bis hin zu einigen Hunderttausend Jahren. Wie ausgeprägt und in welchen Zeiträumen die Milankovic-Zyklen das globale Klima wirksam beeinflussen können, hängt allerdings von der Überlagerung mit anderen klimawirksamen Faktoren ab.
Das globale Klima kann auch durch andere astronomische Ereignisse massiv und nicht vorhersagbar beeinflusst werden. Einschläge von größeren Asteroiden oder Kometen haben in der Erdgeschichte mehrfach Spuren hinterlassen. Durch solche Katastrophen-Szenarien wird auch das globale Klima einschneidend verändert. Impakte sind als Zufallsereignisse nicht berechenbar oder vorhersagbar, doch sie können die Klimaentwicklung des Planeten praktisch jederzeit erheblich und für lange Zeiträume umgestalten.
2.6 Kosmische Strahlung
Bei der kosmischen Strahlung handelt es sich um eine hochenergetische Teilchenstrahlung, die von der Sonne, der Milchstraße und aus anderen Galaxien stammt. Sie besteht vor allem aus Protonen (87 %), Alpha-Teilchen (12 %) und sonstigen schwereren vollständig ionisierten Atomkernen. Seit etwa 50 Jahren wird ein Zusammenhang zwischen der kosmischen Strahlung und einer Bildung von Wolken diskutiert. Damit könnte der Intensität der kosmischen Strahlung auch ein Einfluss auf das globale Klima in Form eines abkühlenden Effektes zugeschrieben werden.
Das Erdmagnetfeld stellt normalerweise einen Schutzschild gegen die kosmische Strahlung dar, indem es die Teilchen weitgehend aus der Atmosphäre eliminiert. Es mehren sich jedoch die Anzeichen, dass eine Umpolung des irdischen Magnetfeldes in den nächsten Jahrzehnten oder Jahrhunderten bevorstehen könnte. Die Feldstärke des irdischen Magnetfeldes schwächt sich nämlich seit Jahrzehnten ab. Außerdem ist der magnetische Südpol in den letzten 50 Jahren aus dem kanadischen Archipel über den arktischen Ozean in Richtung der ostsibirischen Inseln gewandert. Diese Polwanderung stellt ein Anzeichen für einen bevorstehenden Umpolungsprozess des Erdmagnetfeldes dar. Er findet im Mittel etwa alle 250.000 Jahre statt. Die letzte Umpolung soll bereits 780.000 Jahre zurückliegen. Das Ereignis ist sozusagen überfällig. Daneben gibt es tiefe kurze Magnetfeldeinbrüche ohne Umpolung, die häufiger stattfinden. Der letzte derartige Einbruch ereignete sich vor 10.000 Jahren.
Die Ursachen für die erdmagnetischen Phänomene werden in instabilen Konvektionen im äußeren Erdkern vermutet. Sie sind aber letztlich nicht genau bekannt. Bei einer Umpolung wird die magnetische Feldstärke allmählich gegen null tendieren und sich danach in entgegengesetzter Feldrichtung langsam wiederaufbauen. Durch diesen Prozess verliert der Planet für eine bestimmte Zeitspanne seinen magnetischen Schutzschild gegen die kosmische Teilchenstrahlung. Es wird vermutet, dass es dabei zu einer verstärkten Wolkenbildung in der Atmosphäre der Erde kommen könnte. Ob und inwieweit dadurch eine spürbare und nachhaltige Abkühlung auf der Oberfläche des Planeten bewirkt wird, bleibt abzuwarten, weil das Ausmaß des Effektes von der Wechselwirkung mit anderen klimawirksamen Faktoren abhängig ist.
3. Die Achterbahnfahrten des globalen Klimas im Quartär
Eisfreie Polkappen stellen erdgeschichtlich den globalen Normalzustand dar, der etwa 80 bis 90 % der Erdgeschichte vorgeherrscht hat. Prominente Beispiele dafür sind das paläozoische Karbon, die mesozoische Kreidezeit und das Paläogen. Erdgeschichtliche Zeiten mit vereisten Polkappen (sogenannte Eiszeiten) werden als geophysikalische Ausnahmesituationen betrachtet. Die aktuelle erdgeschichtliche Periode, das Quartär, befindet sich im känozoischen Eiszeitalter, dem Pleistozän. Seit Beginn des Pleistozäns vor etwa 2,5 Millionen Jahren haben ungefähr 20 Zyklen aus Kalt- und Warmzeiten stattgefunden. Eine Warmzeit bezeichnet in der Klimageschichte einen Zeitraum mit im Durchschnitt höheren Temperaturen zwischen zwei Zeitabschnitten mit durchschnittlich tieferen Temperaturen, den sogenannten Kaltzeiten.
In den Warmzeiten lag die durchschnittliche Temperatur in der Regel über den heutigen Werten. In der Eem-Warmzeit sind die Temperaturen beispielsweise in Grönland etwa 5 °C höher gewesen als