Klimageschichte der vergangenen drei Millionen Jahre erforscht

Andrey Ganopolski und Matteo Willeit sind Wissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und spezialisiert auf Paläoklimatologie - die Erforschung der Klimageschichte unseres Planeten. Forscher wissen inzwischen viel über die Klimageschichte der Erde: Aus Sedimenten am Meeresboden oder Eisbohrkernen der Polarregionen konnte die Temperatur-Entwicklung der vergangenen drei Millionen Jahre rekonstruiert werden.

Was verursacht den Wechsel von Eiszeiten und Warmzeiten?

Dieser Zeitraum - die Epoche des Quartär - war vor allem in ihrem ersten Abschnitt, dem Pleistozän, vom Wechsel von Eiszeiten und Warmzeiten geprägt. Genau diesen Wechsel untersucht die Forschergruppe um Ganopolski am PIK. Mittels einer aufwändigen Computersimulation, die sowohl die Erdbahn, als auch Interaktionen mit den Ozeanen, die Entwicklung von Eisschilden, die Bodenbeschaffenheit, Vulkanausstöße und atmosphärischen Staub berücksichtigt, untersuchen die Klimaforscher, was Eiszeiten hervorbringt und beendet.

Kohlendioxid als treibende Kraft der Klimageschichte

Dabei konnte Ganopolski schon vor einigen Jahren zeigen, dass eine Eiszeit nicht einfach nur von den leichten Schwankungen der Erdbahn und der damit verbundenen Veränderung der Sonneneinstrahlung (Milankovitch-Zyklen) ausgelöst oder beendet wird, sondern dass der jeweilige Kohlendioxid-Anteil der Atmosphäre entscheidend ist. Eiszeiten wurden demnach von niedrigen CO2-Konzentrationen ausgelöst, Warmzeiten korrelierten mit hohem CO2-Anteil. Treibhausgase wie Kohlendioxid sind die "treibende Kraft" in der Klimageschichte, so die Forscher.

Zwei-Grad-Grenze in drei Millionen Jahren nie überschritten

In der ganzen rekonstruierbaren Klimageschichte, das zeigt die neue Studie des PIK, war der CO2-Anteil noch nie so hoch wie heute (400 ppm CO2). In den vergangenen 800.000 Jahren sicher nicht, wahrscheinlich aber nicht einmal im gesamten Quartär. Und auch die globale Temperatur lag in den vergangenen drei Millionen Jahren niemals mehr als zwei Grad über der des vorindustriellen Zeitalters.

"Es scheint, dass wir unseren Heimatplaneten derzeit über alle klimatischen Bedingungen hinausdrängen, die während des gesamten, aktuellen erdgeschichtlichen Zeitalters herrschten, dem Quartär." Matteo Willeit

Diese Zwei-Grad-Grenze ist genau die, um die in der Klimapolitik gerungen wird: Im Paris-Protokoll, dem internationalen Klimaabkommen von 2015, haben sich die Nationen weltweit darauf verständigt, die Klimaerwärmung auf höchstens zwei Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit (1850 bis 1900) zu beschränken. Dazu müsste, da sind sich Klimaforscher weltweit einig, der CO2-Ausstoß in sehr großem Maße verringert werden - in nur wenigen Jahrzehnten.

Was kommt hinter der Zwei-Grad-Grenze?

Für die Forscher am PIK wird die Dringlichkeit des Wandels in der Klimapolitik gerade dadurch deutlich, dass sie Jahrmillionen zurückblicken. Denn wenn das Zwei-Grad-Ziel verpasst würde und die globalen Temperaturen darüber hinaus steigen, würde man alle bekannten klimatologischen Bedingungen des jetzigen Erdzeitalters hinter sich lassen.

"Im Bezug auf den zukünftigen Klimawandel bedeutet das: Wenn es nicht gelingt, die CO2-Emissionen wesentlich zu senken, um gemäß des Paris-Protokolls die globale Erwärmung auf weit unter zwei Grad zu beschränken, dann wird das das Erdklima nicht nur von den bekannten nacheiszeitlichen Bedingungen des heutigen Holozäns abbringen, sondern das Klima wird auch aus den klimatischen Bedingungen der gesamten gegenwärtigen geologischen Periode gestoßen." Willeit, Ganopolski et al