Geokommission

Die­se so genannten Dansgaard-Oeschger-Ereignisse sind mittlerweile weltweit nachgewiesen. Andere plötzliche Klimaschwankungen ereigneten sich während des Übergangs von der letzten Eiszeit zum Holozän. Während der Klimasprünge auf der Nordhalbkugel veränderte sich auch der Wasserkreislauf in den Tropen und Subtropen massiv. Weite Teile der Südhemisphäre erwärmten sich, wenn es auf der Nordhalbkugel kälter wurde und umgekehrt. Damit liefert die Paläoklimaforschung wichtige Einsichten dazu, wie sich Klimasignale über den Globus verbreiten und wie weit voneinander entfernte Regionen über Telekonnektionen oder Fernverbindungen miteinander verknüpft sind.

Sedimentkerne aus dem Nordatlantik zeigen, dass sich die Eisschilde auf der Nordhemisphäre während der letzten Eiszeiten mehrfach unerwartet stark veränderten. Im Meeresboden treten sporadisch Schichten mit einem hohen Anteil von Gletschergeröll auf. Sie sind ein eindrucksvolles Zeugnis dafür, dass die Eisschilde mehrfach instabil wurden und auseinanderbrachen. Während dieser so genannten Heinrich-Ereignisse brachen zahlreiche Eisberge von den Gletschern ab. Dadurch gelangten große Mengen Süßwasser in den Nordatlantik. Als Folge kam die Tiefenwasserbildung im nördlichen Atlantik zum Erliegen. Die Temperaturen auf der Nordhemisphäre sanken drastisch. Der globale Meeresspiegel stieg währenddessen um etwa 15 Meter. Anschließend wuchs das Eis wieder, und der Meeresspiegel senkte sich – bis zum nächsten Heinrich-Ereignis.

Weder die Dansgaard-Oeschger- noch die Heinrich-Ereignisse lassen sich durch die Veränderungen der Erdbahnparameter erklären, die für den Wechsel von Warm- und Kaltzeiten verantwortlich sind. Stattdessen gehen Klimaforscher davon aus, dass diese abrupten Klimaveränderungen durch nichtlineare Wirkungsketten im Klimasystem hervorgerufen werden. Diese Erkenntnis der Paläoklimaforschung hat zu einem wichtigen Paradigmenwechsel in der Klimaforschung geführt. Heute ist unbestritten, dass abrupte Klimaänderungen auftreten könnten – ein Umstand, der lange als physikalisch unplausibel galt. Bisher sind die Ursachen und der Verlauf abrupter Klimaänderungen nur sehr unzureichend verstanden. Änderungen der großskaligen Ozeanzirkulation, insbesondere der Tiefenwasserbildung im Nordatlantik, sowie die Dynamik der Eisschilde auf Grönland und der Antarktis werden als Schlüssel­elemente für abrupte Klimaänderungen in Vergangenheit und Zukunft angesehen.

Es besteht weiterhin erheblicher Forschungsbedarf, um Ursachen und Dynamik abrupter Klimaänderungen zu verstehen. So ist es bisher nicht gelungen, diese Ereignisse in komplexen Klimasystemmodellen abzubilden. Unklarheit besteht auch bezüglich der Frage, ob abrupte Klimaänderungen nur auftreten können, solange große Eisschilde auf der Nordhemisphäre vorhanden sind oder ob sie auch unter heutigen Bedingungen möglich sind. Folglich sind Aussagen über mögliche zukünftige abrupte Klimaänderungen mit großen Unsicherheiten behaftet. Die Modellierung dieser Ereignisse wird vor allem durch die begrenzte Rechenkapazität auf Großrechnern für entsprechende Experimente verhindert. Um herauszufinden, ob Klimasystemmodelle in der Lage sind, abrupte Klimavariationen zu simulieren, ist ein erheblicher Zuwachs an Rechenkapazität erforderlich. Besonders wichtig wäre es, die großskalige Ozeanzirkula­tion in Klimasystemmodellen realitätsnäher darzustellen.

Verfügbare Eisschildmodelle sind weder in der Lage, Heinrich-Ereignisse zu generieren noch zeichnen sie die beobachteten Veränderungen der grönländischen und antarktischen Eiskappen während der letzten Jahrzehnte nach. Daher müssen diese Modelle dringend verbessert werden. Mit der Modellierung von Eisschilden beschäftigen sich aber vergleichsweise nur wenige Forscher. Da die Dynamik der Eisschilde für den globalen Meeresspiegel von entscheidender Bedeutung ist, sollte eine konzertierte Anstrengung zur Verbesserung entsprechender Modelle ins Auge gefasst werden.

Durch die Verbindung von Proxydaten und Klimasystemmodellen kann man herausfinden, wie stabil die Meeresströmungen und die Eisschilde während der zukünftigen Erwärmung sind und ob es Schwellenwerte gibt, an denen das gesamte Klimasystem plötzlich in einen anderen Zustand springt.