Klimazustand

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Eisbohrkerndaten und die Kalt- und Warmzeiten des Quartärs

Der Klimazustand beschreibt den Zustand des Klimasystems. Klimaveränderungen beschreiben den Wandel des Klimas, der durch das Energie-Budget eines Planeten bestimmt wird.

Das Energie-Budget hängt zum großen Teil von den Milanković-Zyklen ab. Der Klimawandel wird durch die Exzentrizität, der Präzession der Erdrotationsachse, die Erdschiefe, der Ekliptik, der Orogenese, durch den Zustand der Ozeane, durch Tektonik und durch Eingriffe des Menschen in die Umwelt beeinflusst. Die orbitale Erdausrichtung entscheidet dabei maßgeblich über die Intensität der Sonnenstrahlung speziell auf der Nordhalbkugel, was so zu periodischen Klimaschwankungen führt.

Klimaschwankungen im Klimasystem entstehen durch die Prozesse in geosphärischen Systemen basierend auf dem Strahlungsantrieb, um gemäß der Klimasensitivität ein Equilibrium (Energie Gleichgewicht) zu erlangen, welches auf dem aktuellen Energie-Budget eines Planeten beruht. Thermische Energie und Treibhausgase in der Atmosphäre ergeben das Tendenzpotenzial für die Ausrichtung beim Klimawandel. Das Klimasystem enthält verschiedene Kippelemente,[1] die abhängig von der Wasserdampfrückkopplung und Eis-Albedo-Rückkopplung sind. [2][3] Abrupte Klimawechsel sind nicht-lineare Prozesse im Klimasystem; diese können nach Erreichen von Schwellenwerten ausgelöst werden.

Klimazustände[Bearbeiten]

Syukuro Manabe wies im Jahre 1988 als erster darauf hin, dass das Erdklima zwei stabile Zustände haben könne.[4] Der Begriff „Hintergrund-Klimazustand“ (englisch background state) beschreibt den heutigen Klimazustand. In der Erdgeschichte schwankt der Klimazustand zwischen „Treibhaus“ (Warmzeiten) und „Eishaus“ (Kaltzeiten).[5] In der Klimatologie unterscheiden Forscher auch zwischen dem Anfangszustand oder Paleozustand, wenn es um die Bestimmung der Klimasensitivität und den Strahlungsantrieb geht.[6]

Der Zustand „Schneeball Erde“ erklärt die Vereisung des gesamten Erdballs in der Erdurzeit während des Neoproterozoikum. Globale Vereisung reichte in dieser Periode von den Polen bis zum Äquator und Ozeane waren weitgehend zugefroren.

Der Zustand „Hitzehaus[7] wird diskutiert im Zusammenhang mit einem ungebremsten Klimawandel auf dem Planeten Venus und es wird erforscht, ob dies auch auf der Erde möglich ist.[8][9][10][11] Hansen et al. berechneten 2013 eine Klimasensitivität von (3–4 °C) basierend auf einem Szenario von 550 ppm CO₂. Das Verbrennen aller fossilen Brennstoffe würde die Luft über den Kontinenten durchschnittlich um 20 °C erwärmen und die Pole um 30 °C. Bereits seit 2006 warnt James Hansen davor, dass in der Erd-Atmosphäre ein ungebremster Treibhauseffekt mit Rückkopplungen im Klimasystem zu denselben klimatischen Bedingungen wie auf der Venus führen kann, falls der Treibhausgas-Ausstoß nicht begrenzt und zum Teil rückgängig gemacht wird. Als Lösung hat er eine Besteuerung von CO₂-Emissionen vorgeschlagen.[6]

Klimawandel[Bearbeiten]

Um zukünftigen Klimawandel exakter bestimmen zu können, wird der Zusammenhang zwischen Rückkopplungen im Bezug auf Klimasensitivität und Klimazustand intensiv erforscht. Alle Rückkopplungen können nichtlineare Prozesse entfalten und so den Klimzustand (bzw. den Hintergrund Klimazustand) und den Strahlungsantrieb stören.[12]

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Kippelemente – Achillesfersen im Erdsystem. In: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (Hrsg.): PIK Research Portal. .
  2. Albedo beim National Snow and Ice Data Center
  3. Croll, James (1885). Climate and Time in Their Geological Relations. A Theory of Secular Changes of the Earth's Climate. New York: Appleton. Online
  4. Syukuro Manabe, Ronald J. Stouffer: Two Stable Equilibria of a Coupled Ocean-Atmosphere Model. (pdf) In: J. Climate. 1, 1988, S. 841–866. doi:10.1175/1520-0442(1988)001<0841:TSEOAC>2.0.CO;2. Abgerufen am 26. Januar 2013.
  5.  Ian Plimer: The Past is the Key to the Present: Greenhouse and Icehouse over Time. IPA, 2003. Download (PDF 195 kB)
  6. a b James Hansen, et al.: Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide. In: Royal Society Publishing. 371, September 2013. doi:10.1098/rsta.2012.0294.
  7.  Michael Marshall: Humans could turn Earth into a hothouse. Elsevier, 2011, S. 10–11, doi:10.1016/S0262-4079(11)62820-0.Online
  8.  S. I. RasoolL & C. De Bergh: The Runaway Greenhouse and the Accumulation of CO2 in the Venus Atmosphere. 226 Auflage. Nature, 1970, S. 1037–1039, doi:10.1038/2261037a0. Online
  9.  James F. Kasting: Runaway and moist greenhouse atmospheres and the evolution of Earth and Venus. 74(3) Auflage. Icarus (Journal), 1988, S. 472–494, doi:10.1016/0019-1035(88)90116-9. Online
  10.  Kendall Powell & John Bluck: Tropical 'runaway greenhouse' provides insight to venus. NASA Ames Research Center, 2002.[1]
  11.  Fricke, H. C.; Williams, C.; Yavitt, J. B.: Polar methane production, hothouse climates, and climate change. American Geophysical Union, 2009, S. #PP44A-02.Online
  12. PALAEOSENS: [AbstractPDF Making sense of palaeoclimate sensitivity.] 491, 2012, S. 683–691. doi:10.1038/nature11574.