Wer glaubt, abrupte Klimaänderungen seien eine Erfindung der Neuzeit, der sollte einen Blick in die jüngere Erdgeschichte werfen. Während der letzten Eiszeit erlebte unser Planet Temperaturschwankungen, die in ihrer Geschwindigkeit und Dramatik alles in den Schatten stellen, was wir heute beobachten. Die Rede ist von den sogenannten Dansgaard-Oeschger-Ereignissen – und eine Studie in Nature Geoscience (Markle et al. 2017) zeigt, wie global vernetzt diese Klimasprünge wirkten.
Was sind Dansgaard-Oeschger-Ereignisse?
In den grönländischen Eisbohrkernen verbirgt sich eine erstaunliche Geschichte. Während der letzten Eiszeit, also im Zeitraum von etwa 110.000 bis 12.000 Jahren vor heute, wechselte das Klima im Nordatlantikraum in rasanter Folge zwischen Warm- und Kaltphasen. Mindestens 25 solcher abrupten Erwärmungsereignisse haben Wissenschaftler identifiziert. Das Bemerkenswerte: Die Temperatur über Grönland konnte innerhalb weniger Jahrzehnte um bis zu 16,5 °C ansteigen. Wohlgemerkt: nicht über Jahrhunderte oder Jahrtausende, sondern innerhalb von Dekaden. Auf die rasche Erwärmung folgte dann eine langsame Abkühlung über Jahrhunderte bis Jahrtausende, bevor der nächste Zyklus einsetzte.
Diese Schwankungen waren keine lokalen Phänomene. Sie hatten globale Auswirkungen – von der Verlagerung tropischer Regengürtel bis hin zu Temperaturveränderungen in der Antarktis, die allerdings gegenläufig zu Grönland verliefen. Wenn es im Norden wärmer wurde, kühlte es im Süden ab und umgekehrt – die sogenannte bipolare Klimawippe.
Woher kommt der Name?
Die Ereignisse sind nach zwei Pionieren der Eiskernforschung benannt: dem dänischen Paläoklimatologen Willi Dansgaard (1922–2011) und dem Schweizer Geophysiker Hans Oeschger (1927–1998).
Dansgaard war der Erste, der nachwies, dass die Messung von Sauerstoff-Isotopen im Gletschereis als Thermometer für vergangene Klimaepochen dienen kann. 1972 berichtete er nach der Analyse von Eisbohrkernen aus Camp Century in Grönland über mehr als 20 abrupte Wärmephasen während der letzten Eiszeit. Die wissenschaftliche Gemeinschaft reagierte zunächst zurückhaltend – man war noch damit beschäftigt, die großen Milankovitch-Zyklen in den Daten zu identifizieren, und die neuen schnellen Schwankungen tauchten in den antarktischen Eiskernen nicht in gleicher Form auf.
Erst zwölf Jahre später, 1984, ergänzte Oeschger das Bild um eine entscheidende Komponente: Er zeigte, dass die abrupten Klimawechsel von plötzlichen Veränderungen der CO₂-Konzentration in den grönländischen Eisbohrkernen begleitet wurden. Von da an bürgerte sich der gemeinsame Name ein: Dansgaard-Oeschger-Ereignisse, kurz D-O-Ereignisse.
Die Studie: Atmosphärische Fernwirkungen über beide Hemisphären
Die Studie von Markle et al., erschienen 2017 in Nature Geoscience, liefert ein wichtiges neues Puzzlestück. Bislang erklärte man die gegenläufigen Temperaturmuster zwischen Nord- und Südhalbkugel vor allem über die ozeanische Umwälzzirkulation – den sogenannten thermohalinen Kreislauf. Vereinfacht: Wenn sich die Tiefenwasserbildung im Nordatlantik abschwächte, gelangte weniger Wärme nach Norden, und die Südhalbkugel erwärmte sich.
Die Forscher um Bradley Markle von der University of Washington analysierten nun hochauflösende Deuteriumüberschuss-Daten aus einem westantarktischen Eisbohrkern (WAIS Divide). Dieser Parameter gibt Aufschluss darüber, aus welcher geographischen Breite die Feuchtigkeit stammt, die als Niederschlag in der Antarktis fällt – und damit indirekt über die Position der Sturmzugbahnen in den mittleren Breiten der Südhalbkugel.
Das überraschende Ergebnis: Die Verlagerung dieser Feuchtigkeitsquellen – und damit der Sturmzugbahnen – erfolgte zeitgleich mit den abrupten Klimawechseln auf der Nordhalbkugel, und zwar deutlich bevor sich die Temperaturen in der Antarktis veränderten. Die Atmosphäre reagierte also innerhalb weniger Jahrzehnte auf Veränderungen im Nordatlantik, während die ozeanische Antwort deutlich länger brauchte.
Die Autoren schließen daraus, dass sowohl ozeanische als auch atmosphärische Prozesse die Hemisphären während abrupter Klimaänderungen miteinander verbinden – allerdings auf unterschiedlichen Zeitskalen. Die Atmosphäre reagiert schnell, der Ozean langsam. Parallel zur Verlagerung der südhemisphärischen Sturmzugbahnen wanderte auch die innertropische Konvergenzzone (ITCZ) in meridionaler Richtung.
Keine Kipppunkte trotz extremer Erwärmungsschübe
Ein Aspekt, der in der heutigen Klimadebatte gerne übersehen wird: Mindestens 25 dieser abrupten Erwärmungsereignisse – jedes einzelne mit Temperatursprüngen von 10 bis 16 °C über Grönland – haben nicht dazu geführt, dass das Klimasystem in einen unkontrollierbaren Zustand kippte. Kein „Hothouse Earth“, kein Wegeskalieren der Temperaturen, keine sich selbst verstärkende Spirale ins Chaos. Stattdessen pendelte das Klima jedes Mal zuverlässig zurück in den Kaltphasenmodus. 25 Mal hintereinander.
Genau das ist es, was die Studie von Markle et al. im Kern auch zeigt: Das Klimasystem verfügt über leistungsfähige Ausgleichsmechanismen. Die ozeanische Umwälzzirkulation verteilt Wärme zwischen den Hemisphären, die atmosphärischen Zirkulationsmuster passen sich an, Sturmzugbahnen und tropische Regengürtel verschieben sich. Das System reagiert – teils schnell über die Atmosphäre, teils langsam über den Ozean – und findet zurück in einen stabilen Zustand. Man könnte sagen: Die bipolare Klimawippe ist kein Fehler im System, sondern ein eingebauter Thermostat.
Wer heute bei jeder Temperaturanomalie von Kipppunkten spricht, die unweigerlich in eine Heißzeit führen, der sollte sich fragen, warum 25 weitaus heftigere Erwärmungsschübe während der letzten Eiszeit offenbar genau das nicht ausgelöst haben. Die Erde hat in ihrer Geschichte immer wieder bewiesen, dass sie über robuste Selbstregulierungsmechanismen verfügt. Das bedeutet nicht, dass man den aktuellen Klimawandel ignorieren sollte – aber es bedeutet, dass die apokalyptische Kipppunkt-Rhetorik, wie sie etwa vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) gepflegt wird, die Stabilität des Klimasystems systematisch unterschätzt.
Was lehrt uns darüber hinaus?
Die Dansgaard-Oeschger-Ereignisse sind ein eindrucksvolles Beispiel dafür, dass das Klimasystem der Erde zu dramatischen und schnellen Umschwüngen fähig ist – ganz ohne menschliches Zutun. Temperaturschwankungen von 10 bis 16 °C innerhalb weniger Jahrzehnte über Grönland, globale Verschiebungen von Windgürteln und Niederschlagszonen, gegenläufige Temperaturentwicklungen an den Polen: All das geschah während der letzten Eiszeit in einer Regelmäßigkeit, die bis heute nicht vollständig verstanden ist.
Die genauen Ursachen der D-O-Ereignisse sind nach wie vor Gegenstand der Forschung. Diskutiert werden Veränderungen der Meeresströmungen durch Süßwassereinträge von schmelzenden Eisschilden, Rückkopplungen im Meereis-System sowie mögliche Einflüsse solarer Zyklen. Auch eine interne Oszillation des Klimasystems ohne äußeren Anstoß wird in Betracht gezogen – Klimamodelle konnten solche freien Schwingungen unter eiszeitlichen Randbedingungen bereits reproduzieren.
Für die aktuelle Klimadiskussion ist das ein wichtiger Kontext. Wer die natürliche Variabilität des Klimasystems unterschätzt oder gar ignoriert, der versteht die heutigen Veränderungen nicht in ihrem vollen Zusammenhang. Die Erdgeschichte zeigt: Das Klima kennt viele Spielarten – und manche davon sind weitaus dramatischer als das, was wir gegenwärtig erleben. Das schmälert nicht die Bedeutung der aktuellen Erwärmung, aber es relativiert so manche Schlagzeile, die den Eindruck erweckt, abrupter Klimawandel sei etwas grundlegend Neues.
Studie: Markle, B.R., Steig, E.J., Buizert, C. et al. Global atmospheric teleconnections during Dansgaard–Oeschger events. Nature Geoscience 10, 36–40 (2017). https://doi.org/10.1038/ngeo2848