4.3 Klimawandel

4.3.1 Klimawandel Ursachen


Wie man aus den wissenschaftlichen Fakten entnehmen kann, haben die wechselnden Temperaturen im Laufe der Erdgeschichte viele Ursachen. Diese wirken entweder erdgeschichtlich längerfristig und nicht in menschlichen Lebenszeiträumen oder in historischen Zeitabschnitten.
Dazu gehören Effekte aufgrund von Klimaphänomenen wie El Nino, Vulkanausbrüche, Änderungen der Sonnenaktivitäten oder Meteoriteneinschläge größeren Ausmaßes, die auch innerhalb der menschlichen Generationszeit von 25 Jahren zu beobachten sind.

Milankovitch-Zyklen

Die wichtigste Ursache langfristiger Klimaänderungen sind die Milankovitch-Zyklen. Dies sind zyklische Änderungen der Wärme auf der Erde entsprechend dem Wasserzyklus. Der serbische Astrophysiker Milutin Milankovitch lieferte 1941 Formeln zur Berechnung dieser zyklischen Vorgänge, die 35 Jahre später bewiesen wurden.

Die Ursache der Eiszeiten der letzten 450 000 Jahre ist in den Milankovitch Zyklen zu sehen.
Wie die obige Zeichnung zeigt dreht sich die Erde um ihre Achse und taumelt wie ein Kreisel um eine weitere, größere Achse. Diese Kreiselbewegung erscheint alle 26,000 Jahre.

Ebenfalls gibt es eine kleine Änderung der Neigung der Erdachse (von ca. 24.5° zu 21.5°), mit einer Periodendauer von ca. 41 000 Jahren.

Letztlich ist ein Effekt festzustellen, der alle ca 100 000 Jahre auftritt. Die Form der Umlaufbahn ändert sich von elliptisch auf annäherd kreisförmig. Als Nettoeffekt ergibt sich eine langsame Änderung der Erdachsenorientierung. Zur Zeit neigt sich die nördliche Hemnisphäre im Winter weg von der Sonne, wo die Erde der Sonne normalerweise am nähsten ist. In ca 11,500 Jahren wird das genau umgekehrt sein. Milankovitch folgerte, daß das Erscheinen der Eiszeiten Folge dieser Effekte sind und dies die aktuelle Wärme in bestimmten Erdzonen bewirkt.
Die Kombination der Effekte ist für die relative Stärke von Sommer und Winter verantwortlich und kontrolliert die Bildung und Abschmelzung von Eisschichten.

Quellen: http://deschutes.gso.uri.edu/~rutherfo/milankovitch.html und http://www.science.ubc.ca/~geol256/notes/ch3_mila.html und http://www.homepage.montana.edu/~geol445/hyperglac/time1/milankov.htm

Arctic Ocean Model

Der arktische Ozean samt Eisschicht spielt eine bedeutende Rolle in der globalen Wärmebilanz. Den Zusammenhang gibt das "Arctic Ocean Model" wieder.

Bildquelle: (14)

Ist der arktische Ozean gefroren wie heute, verhindert er die Verdunstung des Wassers in die Atmosphäre und dessen Rückkehr als Schnee. Wenn dann weniger Schnee vorhanden ist, um die arktische Eiskappe wiederaufzufüllen schrumpft diese. Dies ist wahrscheinlich mit der Grund für die derzeitige Situation.

Schmilzt die Eiskappe, wenn sich die Erde erwärmt, öffnet sich wieder der arktische Ozean. Dadurch kann mehr Strahlung absorbiert werden und die Temperatur steigt weiter (=Albedo/Temperatur feedback loop) . Irgendwann ist dann wieder genügend Wasser für die Verdunstung da und das Wasser kommt als Schnee wieder zurück, die Eiskappe vergrößert sich wieder. Dadurch kann auch mehr Wärmestrahlung an der Eisoberfläche reflektiert werden. Dadurch sinkt die Temperatur, ein neuer Zyklus und ein neues Eiszeitalter beginnt (2).

Die Abbildung oben zeigt die Entwicklung des Eisvolumens der Arktis zwischen 1951 und 2000 (10). Die Dicke variiert zeitabhängig. Insgesamt ist eine Reduktion von ca. 4%/Dekade zu verzeichnen.

Eismassenausbreitung in der Arktis (12)

Die Ursache liegt an der verlängerten Sommerzeit und widerspricht den CO2-abhängigen Modellen.(11). Die Eismasse der Antarktis nimmt dagegen zu.

Gemäß der NASA haben natürliche “ups und downs” im Wettersystem nahe Island mit dem Islandtief zu den regionalen Variationen und der Abnahme der arktischen Seeeisbedeckung der letzten 20 Jahre geführt. (13)

 

Sonnenaktivitäten

Die variierenden Sonnenaktivitäten wurden schon beim Kapitel Wärme beschrieben. Hier nochmals eine Zusammenstellung der gemessenen Aktivitäten der im Vergleich mit den Erdtemperaturen.

Quelle: http://www.brighton73.freeserve.co.uk/gw/solar/solar.htm

 

Quelle: http://www.john-daly.com/hockey/hockey.htm

Die oben genannte Variation der Aktivitäten der Sonne (Sonnenflecken, Sonnenwind) spiegeln sich z.B. in den Radiocarbon-Daten aus den unterschiedlichsten Quellen. Beispiel: Jahresringe von Bäumen.

Jahresringe von California Bristle Cone Pine-Bäumen. (Source: Tkachuk, 1983)

Das Ausmaß der 14C-Produktion in der Atmosphäre aus 14N2 hängt u.a. von der variierenden Stärke des Sonnenwindes ab. (Quelle: http://calspace.ucsd.edu/virtualmuseum/climatechange2/05_2.shtml) Da auch 14C in CO2 verstoffwechselt wird und die Konzentrationen in lebendem Material bekannt ist, kann in fossilem Material über den 14C-Gehalt auf die Sonnenaktivitäten bis maximal ca. 50 000 Jahre in der Vergangenheit geschlossen werden. (Halbwertszeit 14C = 5730 Jahre) Die Variation der C14 Produktion wird durch die Änderung der solaren Aktivität verursacht. Ist die Sonnenaktivität hoch wird wenig C14 produziert entsprechend dem Abschirmeffekt des Sonnenwindes vor den kosmischen Strahlen.


Oben ist die Änderung der 18O-Isotop-Konzentration aus Torf-Cellulose in Nordostchina über 6000 Jahre zu sehen, die mit aktuellen 14C-Jahresringen verglichen wurden. Es fällt ein nahezu identischer Kurvenverlauf der 18O mit den 14C-Werten auf.

Die Autoren schließen daraus, daß die Temperatur in den letzten 6000 Jahren hauptsächlich durch die solare Variabilität gesteuert wurde.

Links ist die 14C-Variaton für die letzten 1000 Jahre zu sehen.

Dasselbe Ergebnis erhält man aus den verschiedensten Daten rund um die Welt.

Oben ist eine Stalagmitenanalyse aus Südafrika zu sehen. Wiederum zeigen sich die bekannten Maxima und Minima der vergangenen 1000 Jahre: die Warmzeit im Mittelalter und die kleine Eiszeit um 1700, bzw. der Anstieg danach.

Fazit:Der obige Kurvenverlauf zeigt sich aus unterschiedlichsten Messungen rund um den Globus. Das 20. Jahrhundert ist keinesfalls einzigartig. Der Temperaturverlauf ist eindeutig solar gesteuert!

 

 

Weiterführende Quellen:


(1) http://deschutes.gso.uri.edu/~rutherfo/milankovitch.html und http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/milankovitch.html und http://www.homepage.montana.edu/~geol445/hyperglac/time1/milankov.htm
(2) http://www.acs.ohio-state.edu/researchnews/archive/nowarm.htm
(3) http://www.brighton73.freeserve.co.uk/gw/solar/solar.htm
(4) http://www.john-daly.com/hockey/hockey.htm
(5) Tkachuk, 1983
(6) http://www.sunspot.noao.edu/sunspot/pr/answerbook/sunspots.html
(7) http://www.pm.ruhr-uni-bochum.de/pm2003/msg00202.htm
(8) Cronin, J.W., 1999 Review of Modern Physics 71 5165.
(9) http://www.marshall.org/;
http://idw-online.de/public/pmid-27936/zeige_pm.html
http://www.co2science.org/journal/2001/v4n22c1.htm
(10) http://www.awi-bremerhaven.de/Modelling/SEAICE/icethick.html
(11) High interannual variability of sea ice thickness in the Arctic region
SEYMOUR LAXON, NEIL PEACOCK & DOUG SMITH
Nature 425, 947–950 (2003); doi:10.1038/nature02050 (http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v425/n6961/abs/nature02050_fs.html&dynoptions=doi1067587838)
(12) http://nsidc.org/sotc/sea_ice.html
(13) http://www.spacedaily.com/news/arctic-01a.html
(14) http://www.ecology.com/ecology-today/earth-warms/
(15) Gavin Mencies: http://www.1421.tv