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CO₂ brachte die letzte Eiszeit zum Schmelzen

16.08.2012 von

Seit der Entdeckung der Eiszeiten Mitte des neunzehnten Jahrhunderts versuchen Klimawissenschaftler, deren Ursachen zu ergründen. Eine kürzlich erschienene Studie hat nun gezeigt, dass CO₂ den globalen Temperaturanstieg anführt und den Grossteil der Erderwärmung seit dem Ende der letzten Eiszeit erklärt.

Seit langem ist bekannt, dass sich die Eigenschaften der Umlaufbahn der Erde um die Sonne auf Zeitskalen von zehn- bis hunderttausend Jahren verändern. Diese sich wiederholenden Schwankungen – auch Milankovitch-Zyklen genannt – diktieren den Rhythmus von Kalt- und Warmzeiten. Die Milankovitch-Zyklen verändern die Sonneneinstrahlung so, dass sich diese lokal markant anders auf die Jahreszeiten verteilt. Über die ganze Erde gesehen ist der Nettoeffekt hingegen sehr klein, da sich die lokalen Unterschiede gegenseitig aufheben. Für die Veränderung der globalen Durchschnittstemperatur sind somit zusätzliche Strahlungseinflüsse verantwortlich, beispielsweise Änderungen in der Albedo (Erd-Rückstrahlung) oder den Treibhaugaskonzentrationen. Eine wichtige Rolle spielt hierbei das Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂): es ist global homogen in der Atmosphäre verteilt und seine Konzentration schwankt im Takt mit Kalt- und Warmzeiten.

Vor 10’000 bis 20’000 Jahren tauchte die Erde aus dem letzten Eiszeitalter. Der Planet wärmte sich auf, Eisschilder zogen sich von der Nordhemisphäre zurück, Vegetation breitete sich aus und die Treibhausgaszusammensetzung der Erdatmosphäre veränderte sich drastisch. Eine neue, globale Temperatur-Rekonstruktion einer kürzlich publizierten Studie (Shakun et al., 2012, Nature) zeigt nun auf, dass die globale Durchschnittstemperatur in zwei Schritten anstieg und der steigenden CO₂-Konzentration in der Atmosphäre mit einer Verzögerung von einigen hundert Jahren folgte.

Ausgenommen davon ist ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur von etwa 0.3°C zu Beginn der Erwärmung (Anstieg 1 in der Figur). Erst das einsetzende Abschmelzen der Eisschilder auf der Nordhemisphäre und die damit verbundenen Änderungen in den Ozeanströmungen führten in der Folge zu einem CO₂-Anstieg in der Atmosphäre. Dies bedeutet, dass CO₂ nicht der Auslöser der anfänglichen Erderwärmung war. Vielmehr zeigt diese erste Erwärmung den geringen aber entscheidenden Beitrag auf, den die Schwankung der Erdumlaufbahn verursachte. Dennoch ist über 90% der Temperaturdifferenz zwischen der Kalt- und Warmzeit dem Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen zuzuschreiben, nebst kleineren Beiträgen der Erd-Rückstrahlung. Der generelle CO₂-Anstieg gefolgt von der Erderwärmung stütz die Annahme, dass CO₂ eine Schlüsselrolle spielte für die globale Erwärmung am Ende der letzten Eiszeit (Anstieg 2 in der Figur).

Die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre stieg am Ende der letzten Eiszeit um zirka 100 ppm an in einem Zeitraum von rund 10‘000 Jahren. Allein im 20. Jahrhundert war die Zunahme genauso hoch – und Hochrechnungen für das 21. Jahrhundert übersteigen diese Zahl bei weitem. Angesichts der dominanten Rolle von CO₂ im Klimawandel sind die Konsequenzen einer nie dagewesenen CO₂-Anstiegsrate ein unschönes Erbe an unsere Nachkommen.

Die Figur zeigt die zeitliche Abfolge des CO₂-Anstiegs und der globalen Erwärmung am Ende der letzten Eiszeit. Grau: CO₂-Verlauf in der Atmosphäre, gemessen an Antarktischen Eisbohrkernen. Blau: globale Durchschnittstemperatur als Abweichung von der mittleren Temperatur der Warmzeit. Die erste, kleine Erwärmung (Anstieg 1) ist ausgelöst durch Änderungen in der Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Die zweite, viel prominentere Erwärmung (Anstieg 2) ist zum grössten Teil verursacht durch den CO₂-Anstieg.

Literaturhinweis

Shakun et al., Nature (2012) >hier

Zum Autor

Dr. Samuel Jaccard ist Oberassistent und Dozent an der Professur für Klimageologie am Geologischen Institut der ETH Zürich.





Kommentare (12) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Dieser NYT Artikel
„Reality Check on Old Ice, Climate and CO2″
ueber und „von“ dem angeblichen Kronzeugen des P. Buehler
und seinem Whats up .. denial Verein sollte selbst die haertesten
CO2 Ignoranten interessieren..

http://dotearth.blogs.nytimes.com/2010/02/08/richard-alley-on-old-ice-climate-and-co2/

The ice tells us about the past, and from Dr. Alley of the I.P.C.C., it is entirely clear that the carbon/temperature link is either a fallacy or negligible. Unlike the I.P.C.C. or any such pro AGW group, the ice cores have no emotions or agendas and simply are what they are … let’s have a look shall we?
WattsUpWithThat…
I sent a query to Dr. Alley about such interpretations of his work and the ice-core record and he sent a reply, the heart of which is pasted below.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 1

und noch was zum Thema:

Peter erklaere das bitte mal in deinem Modell
(und alle anderen bitte in den IPCC Modellen)
Die Zeitungen sind ja heute laut google voll davon

http://nsidc.org/arcticseaicenews/2012/08/a-most-interesting-arctic-summer/
http://www.greenlandmelting.com/

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 2

Peter,

@ Dittmar & Holzherr: sorry, Jungs, keine Zeit für Spiegelfechtereien

wie schade.. jetzt hast du mal Daten die „dein“ Wunschmodell
zerstoeren und du nennst das .. na ja
War ja zu erwarten.
entsprechend:
Komme mir (Peter) nicht mit Fakten .. ich (Peter) habe habe ja schon eine.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 2

Die Arbeit von Shakun et al. findet eine erste substantielle Kritik bereits auf der Kommentarseite von NATURE („COMMENTS“ aufklappen) …

http://www.nature.com/nature/journal/v484/n7392/full/nature10915.html

Shakun et al. ignorieren geflissentlich die Arbeit von Monnin et al. (2001), die sich mit Eisbohrkernen aus der Antarktis beschäftigte. Ergebnis: CO2-Gehalt steigt mit erheblicher zeitlicher Verzögerung auf die Temperaturerwärmung …

http://www.sciencemag.org/content/291/5501/112.abstract

Die Autoren übersehen auch grundlegende Arbeiten zur fundamental unterschiedlichen Entwicklung und zeitlichen Verzögerungen in den beiden Hemisphären …

http://depts.washington.edu/isolab/papers/SteigAlley.pdf

Stattdessen präsentieren sie eine beinahe beliebige Sammlung von Daten, mit denen sich alles und nichts belegen lässt.

Piers Corbyn’s Urteil ist vernichtend: „The publication of this paper is a monument to the corrupt, secret, unaccountable ‘peer-review’ process which dominates modern science and if Nature magazine has a shred of support for evidence–based science they would
withdraw it forthwith“ …

http://www.weatheraction.com/docs/WANews12No20.pdf

Willis Eschenbach zerzaust das Papier nach Strich und Faden und zeigt, u. a. was die Autoren wohl gern verborgen hätten …

http://wattsupwiththat.com/2012/04/06/a-reply-shakun-et-al-dr-munchausen-explains-science-by-proxy/#more-60802.

http://wattsupwiththat.com/2012/04/07/shakun-redux-master-tricksed-us-i-told-you-he-was-tricksy/#more-60932

Man darf gespannt sein, ob und wie lange NATURE an der Arbeit festhalten wird.

@ Dittmar & Holzherr: sorry, Jungs, keine Zeit für Spiegelfechtereien

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 4

Peter Buehler ist zurueck..

bin gespannt wie du uns erklaeren wirst warum
Groenland und die Arktis dieses Jahr im Gegensatz zu deinem
Modell so schnell schmelzen?
(Daten sind gelogen???)

http://nsidc.org/arcticseaicenews/

und ja (fuer Herrn Kuster!)
http://nsidc.org/arcticseaicenews/2012/08/a-most-interesting-arctic-summer/

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 1

@Kommentar von Peter Bühler
Anders als sie es darstellen, zweifelt kaum jemand an der herausragenden Rolle von CO2 als Treibhausgas, gehört doch CO2 zu den wenigen nicht-kondensierbaren Treibhausgasen – die CO2-Konzentration schwankt also kaum im Gegensatz zur Wasserdampfkonzentration. Wasserdampf ist zwar auch ein sehr gutes Treibhausgas, sein Anteil an der Atmosphäre schwankt aber sehr stark – sinkt also bei Abkühlung durch Kondensation (in jeder Nacht) oder bei Austrocknung der Atmosphäre (z.B. Fallwind). Das Treibhausgas CO2 dagegen bildet einen Grundpegel an Treibhausaktivität unabhängig von der Temperatur und Trockenheit der Atmosphäre. Das ist auch der Grund dafür,
– dass Nächte in den letzten Jahrzehnten – als die CO2-Konzentrationen stieg – immer wärmer wurden (der Tag-Nacht-Temperaturunterschied wurde damit kleiner)
– dass kältere Gebiete stärker vom CO2-Treibhauseffekt betroffen sind als wärmere.
Ihre Aussage, (Zitat)„dass Wasserdampf mit 95% zur Erwärmung beiträgt“ widerspricht der Aussage des Wikipedia-Artikels Treibhausgas, wo man liest: „Kohlenstoffdioxid (CO2) ist mit einem Anteil von etwa 0,039 % (ca. 390 ppm, Stand 2011) in der Atmosphäre enthalten und hat einen Anteil von ca. 20 % am natürlichen Treibhauseffekt.“ Zu Wasserdampf liest man dort: „Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas.[11] Sein Beitrag zum natürlichen Treibhauseffekt wird auf etwa 60 % beziffert. … Der Mensch erhöht indirekt den Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre, weil durch die globale Erwärmung die Lufttemperatur und damit die Verdunstungsrate steigen. Dabei handelt es sich um den wichtigsten die globale Erwärmung verstärkenden Rückkopplungsfaktor“

Ihre Aussage Wasserdampf trage 95% zur Erwärmung bei ist völlig aus der Luft gegriffen – wobei sie sich wahrscheinlich bei der Bestimmung des aus der Luft gegriffenenen Wasserdampfgehalts vergriffen haben.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 4 Daumen runter 2

Dieselbe alte Leier, verbunden mit der Huhn/Ei-Frage: höherer CO2-Atmosphärengehalt nach Erwärmung – oder umgekehrt Erwärmung durch höhere CO2-Konzentration.

Immer deutlicher wird, dass der Schweiz eine besondere, oft übersehene Rolle in dieser Debatte zukommt: das so genannte „Bern-Modell“, die theoretische Basis der CO2-Hypothese ist eben so schweizerischen (bernischen) Ursprungs wie die CO2-Messungen in Luftbläschen von Eisbohrkernen.

Die Zuverlässigkeit der letzteren ist nicht weniger zweifelhaft als die Hypothese selber, bloss darf das hierzulande nicht einmal laut gedacht werden, hängen doch ganze Forschungszweige und -karrieren unmittelbar von der längst – eher ideologisch als wissenschaftlich gestützten – Hypothese ab.

An der vergleichsweise simplen und nachprüfbaren Einsicht, dass Wasserdampf mit 95% zur Erwärmung beiträgt und den sog. „Treibhausgasen“ eine entsprechend bescheidener Anteil, führt kein Weg vorbei.
Wenig hilfreich ausserdem, wenn wie in der vorliegenden Arbeit die AMOC zum wichtigsten Klimatreiber befördert wird, während dem pazifischen ENSO-Phänomen global weitaus grössere Bedeutung zukommt.
Widerlegt auch die Vorstellung, bei der Mittelalterlichen Wärmeperiode und der Kleinen Eiszeit handele es sich nicht um globale, sondern um regionale Phänomena.
Den sehr raschen Temperaturanstieg im frühen Holozän erklärt die Arbeit auch nicht und schon gar nicht mit hohen CO2-Werten.
Wie im Übrigen die Erwärmung und das Verschwinden der Alpengletscher zur Römerzeit oder in der MWP erklären, wenn der CO2-Atmosphärenanteil in diesen Epochen eine Erklärung nicht liefert?

Kurz, anhaltend „Saure Gurkenzeit“ ohne wirklich neue bzw. überzeugende Erkenntnisse. Man macht sich weiterhin mehr Sorgen um den Zustand der Wissenschaft als um das Klima selber.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 4

Zusammen mit dem was Michael Maag in seinem Kommentar schrieb, insbesondere seinem Verweis auf den Artikel in Skeptical Science ergibt diese Studie eine überzeugende Bestätigung der Rolle des atmosphärischen CO2 als Globalisierer von regionalen Temperaturänderungen.
Shakung et. al bestätigen also ein Szenario des Übergangs von Kalt-zu Warmzeit, das etwa so abläuft:
– Die initiale Erwärmung in der Arktis als Folge des Milankovitch-Zyklus (mehr Sonne im hohen Norden)lässt viel Eis schmelzen
– Dies ändert die Ozeanströmungen so, dass sich eine Erwärmung des Meeres in der Südhemisphäre ergibt
– Die Erwärmung des südlichen Ozeans setzt CO2 aus dem Meer frei
– Dieses CO2 erwärmt dann den gesamten Planeten und führt zu weiterer Schmelze

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Die bisher bekannten Eisbohrkernanalysen besagen ganz klar, daß der CO2-Anstieg in der Atmosphäre erst als Folge der globalen Erderwärmung bzw. dann auch der Ozeane verzeichnet wurde. Angesichts der Ausdehnungsverhältnisse Meerwasser-Festland darf das dann auch einige Jahrhunderte dauern. Soviel Zeit haben natürlich die Klimaforscher nicht, um abzusahnen.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 4 Daumen runter 2

Den Beitrag brauch ich gar nicht erst zu lesen. Es wäre Zeitverschwendung. Ich hab schon so viel gelesen was im Nachhinein nur Zeitverschwendung war. Bei diesem Artikel ist das auch so, das weiss man wenn man die ersten Sätze gelesen hat.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 1

Sehr geehrter Herr Dr. Jaccard,
Eine wirklich erstaunliche Studie, diese Studie zur „Rolle des CO2 beim Übergang von der Kalt-zur Warmzeit“ von Shakun et al – erstaunlich vor allem, weil sie so spät kommt und dieses Hinterherhinken des Temperaturanstiegs hinter dem CO2-Anstieg beim Übergang von einer Kalt- zu einer Warmzeit erst in dieser Studie so deutlich zu Tage tritt.

CO2-Anstieg bewirkt 90% des Temp-Anstiegs von Kalt-zu Warmzeit
CO2 spielt also eine Schlüsselrolle für die den ganzen Planeten erfassende Erwärmung beim Übergang von einer Kaltzeit zur Warmzeit und es gilt folgendes:
– Der CO2-Anstieg bewirkt eine Erwärmung, die aber dem CO2-Anstieg viele Jahrzehnte später folgt
– 90% des Temperaturanstieg von der Kalt-zur Warmzeit ist CO2-bedingt
– ein Anstieg von CO2 um 100 ppm, also um etwa 60% gegenüber dem CO2-Spiegel der Kaltzeit erzeugt einen Temperaturanstieg von fast 3°C Grad

Offene Fragen, Konsequenzen für Jetzt-Zeit
1) Warum folgt der Temperaturanstieg dem CO2-Anstieg erst nach Jahrzehnten bis Jahrhunderten
2) Die Studie deutet auf eine Klimasensitivität grösser als 4°C, eine Verdoppelung des CO2 bewirkt also evtl. 4 oder mehr Grad Temperaturzunahme.

Kleiner Hinweis zum Artikel: Nicht die Absolutzunahme von CO2 um 100 ppm ist wichtig, sondern die prozentuale Zunahme und der Satz „Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre stieg am Ende der letzten Eiszeit um zirka 100 ppm an in einem Zeitraum von rund 10‘000 Jahren. Allein im 20. Jahrhundert war die Zunahme genauso hoch „ ist deshalb irreführend. Der CO2-Anstieg war vom Beginn der Industrialisierung bis heute prozentual weniger stark als beim Übergang von der Kalt- zur Warmzeit – zum Glück, sonst würde uns eine katastrophal starke Erwärmung bevorstehen.

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Eine Ergänzung wäre noch für mich wichtig:
Die Verzögerung zwischen CO2-Anstieg und Temperatur ist nicht überall gleich, sondern unterscheidet sich zwischen Süd- und Nordhalbkugel. Während im Süden das CO2 initial dem Temperaturanstieg folgt, am bekanntesten ist dabei wohl der Vostok Ice Core mit ~800 Jahren Differenz (Petit 1999), führt auf der Nordhalbkugel das CO2 vor dem Temperaturanstieg.
GrafiK Shakun 2b:
http://www.skepticalscience.com/pics/ShakunFig2b.jpg

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