Klima

Eiszeit

Als Eiszeit (Glazial) bezeichnet man eine über mehrere Jahrhunderte oder Jahrtausende anhaltende Phase in der Erdgeschichte, in der es deutlich kühler ist und es zu einer enormen Ausbreitung von Gletschern in den Gebirgen und der polaren Eisschilde kommt.

Von Harald Brenner

Merkmale und Auswirkungen

Die Suche nach den Ursachen für Eiszeiten gehört heute zu den spannendsten Fragen der Paläoklimatologie, einem Teilgebiet der Geologie, das die unterschiedlichen klimatischen Verhältnisse in der Vergangenheit untersucht und daraus Rückschlüsse auf die klimatische Zukunft zieht.

Seit etwa drei Millionen Jahren ist es weltweit nicht nur bedeutend kühler, sondern das Klima wechselt auch zwischen zwei Extremen, den Eis- und Warmzeiten, mit einer Periode von etwa 100.000 Jahren.

Die letzte Eiszeit hatte ihren Höhepunkt vor etwa 21.000 Jahren und ging vor etwa 10.000 Jahren zu Ende. Es gab bis zu drei Kilometer mächtige Eisschilde. Da so viel Wasser als Eis gebunden war, lag der Meeresspiegel etwa 130 Meter unter dem heutigen Niveau. Die globale Durchschnittstemperatur war fünf bis sechs Grad Celsius niedriger.

Aus den Gaseinschlüssen im polaren Eis weiß man, dass die Konzentration der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) nur 50 Prozent des vorindustriellen Wertes betrug. Auf dem Höhepunkt der letzten Eiszeit waren 32 Prozent der Erdoberfläche von Eis bedeckt, heute sind es noch etwa zehn Prozent.

In Eiszeiten breiteten sich innerhalb weniger hundert Jahre die Eismassen von Arktis, Antarktis und den Gebirgen stark aus und bedeckten große Teile Europas, Asiens, Japans und Nordamerikas. Zu den Spuren der Eiszeiten gehören zum Beispiel Moränen, Gletscherschrammen und Findlinge. Auch die heutigen Gletscher sind Reste der letzten Vereisungen.

Wie kommen Eiszeiten zustande?

Eine der Hauptursachen für die zyklisch auftretenden Eis- und Warmzeiten sind Veränderungen der Erdbahngeometrie. Diese wird durch wechselseitige Gravitationskräfte im System Sonne, Erde, Mond beeinflusst.

Die Form der elliptischen Erdumlaufbahn um die Sonne (Exzentrizität) ändert sich mit einer Periode von etwa 100.000 Jahren, die Neigung der Erdachse zur Umlaufbahn (Ekliptik) mit einer Periode von etwa 40.000 Jahren, während die Tag-Nacht-Gleiche auf der elliptischen Umlaufbahn etwa nach 20.000 Jahren wieder dieselbe Position auf der Ellipse einnimmt (Präzession).

Durch diese Zyklen verändert sich die Verteilung der Sonnenenergie auf der Erde. Die Vermutung der Wissenschaftler: Eine Eiszeit tritt immer dann auf, wenn die Sommersonnen-Einstrahlung in hohen nördlichen Breiten minimal wird. Kühle Sommer sind danach für den Eisaufbau entscheidender als kalte Winter.

Meeresströmungen beeinflussen das Klima

Meeresströmungen haben ebenfalls großen Einfluss auf unser Klima. Angetrieben von Erdumdrehung und Winden wirken sie wie Förderbänder für Warm- und Kaltluft. Ihre Temperatur und der Salzgehalt des Wassers regulieren das Klima.

Eine dieser Meeresströmungen ist der Golfstrom. Er transportiert warmes Wasser aus dem Golf von Mexiko quer über den Atlantik bis nach Nordnorwegen. Dort sinkt das warme Wasser ab und fließt als Tiefenströmung zurück: eine klassische Fernwärmeheizung. Sie beeinflusst die arktische Kaltluft sowie Azoren-Hochs und Island-Tiefs.

Aber das System ist empfindlich. Steigen die Temperaturen, zum Beispiel durch den Treibhauseffekt, schmilzt das Eis der Pole, das Salzwasser wird durch Süßwasser verdünnt. Schon die geringste Verdünnung des Salzgehalts bewirkt aber ein Abtauchen des Golfstroms weiter südlich. Die Wärmequelle versiegt.

Die Folge: Überschwemmungen, Stürme, die Winter werden immer länger, Vegetationsperioden immer kürzer.

Schnelle Wechsel

Weitgehend noch ungeklärt ist die Ursache sogenannter Rapid Climate Changes, Klimaänderungen in extrem kurzen Zeiträumen. Dabei kann die Temperatur innerhalb von 40 Jahren um zehn Grad fallen. Wissenschaftler vermuten, dass Zyklen verstärkter beziehungsweise zurückgehender Sonnenaktivität dafür verantwortlich sind.

Diese Zyklen wiederholen sich nach heutigem Kenntnisstand etwa alle 1500 Jahre. So ein schneller Klimawechsel ist vermutlich auch die Ursache der sogenannten Kleinen Eiszeit, die im 17. und 18. Jahrhundert für sehr kalte Winter und die Ausbreitung der Gletscher sorgte.