Paläoklimatologie

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Die Paläoklimatologie gilt als wichtiger Teilbereich der Klimatologie, wird allerdings zumeist der Historischen Geologie zugeordnet. Sie ist ein interdisziplinäres Forschungsgebiet unter Einbeziehung von Paläontologie, Meteorologie, Ozeanographie sowie einigen anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen wie der Atmosphären- und Geophysik. Das Forschungsziel der Paläoklimatologie besteht darin, anhand von Messungen, Analysen sowie Datenreihen aus so genannten Klimaarchiven (Proxydaten), die klimatischen Verhältnisse der erdgeschichtlichen Vergangenheit in Form einer Klimageschichte zu rekonstruieren und die Mechanismen von Klimawandel-Ereignissen in den verschiedenen Erdzeitaltern zu entschlüsseln. Dabei wurden in den letzten Jahrzehnten zunehmend Erkenntnisse aus der Astronomie und der Astrophysik berücksichtigt.

Mit den Methoden der modernen Paläoklimatologie können in vermehrtem Umfang fundierte Aussagen über die vergangene und künftige Klimaentwicklung der Erde getroffen werden. Letzteres betrifft sowohl bereits begonnene Entwicklungen wie die Globale Erwärmung als auch weiter in der Zukunft liegende Ereignisse wie zum Beispiel mögliche Eiszeiten.

Forschungsgeschichte[Bearbeiten]

Die Entwicklung vom 17. bis 19. Jahrhundert[Bearbeiten]

Bereits im 17. Jahrhundert fand Nicolaus Steno mit dem Stratigraphischen Grundgesetz eine fundierte Erklärung zur Entstehung von Sedimentgesteinen. Er erkannte zutreffend, dass verschiedene Gesteinsschichten verschiedene Stadien der Erdgeschichte repräsentieren. Fossilienfunde im Hochgebirge, zum Beispiel von versteinerten Meeresmuscheln, lieferten deutliche Indizien, dass die Geschichte der Erde nicht statisch verlief, sondern von tiefgreifenden dynamischen Prozessen geprägt war. Mit der Entwicklung der Geologie zur modernen Wissenschaft ab 1750 begann die geologische Kartierung und die Erstellung erster stratigraphischer Profile. Daraus resultierte zu Beginn des 19. Jahrhunderts die damals revolutionäre Erkenntnis, dass die Urzeit der Erde einen erheblich größeren Zeitraum umfassen musste als die historisch belegte Menschheitsgeschichte. Die analysierten Schichten, Sedimente und Fossilien legten die Annahme eines Jahrtausende währenden Ablagerungs- und Versteinerungsprozesses nahe. Zudem fanden sich vor allem im Voralpengebiet, in der norddeutschen Tiefebene oder in Skandinavien ungewöhnliche geologische Relikte in Form von Moränen, Drumlins und erratischen Blöcken (Findlinge), die auf eine großflächige Vergletscherung hindeuteten. Ebenfalls in die ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts fiel die anfangs noch grobe Einteilung der Erdgeschichte in verschiedene geologische Perioden. Parallel dazu erfolgte die Einordnung dieser Perioden in die geologische Zeitskala, wenngleich die wahren zeitlichen Dimensionen bis in das 20. Jahrhundert hinein auf Grund unzureichender geochronologischer Analyseverfahren stark unterschätzt wurden. Zudem entstanden die ersten wissenschaftlichen Beschreibungen vorzeitlicher Lebensräume einschließlich ihrer klimatischen Bedingungen.

Louis Agassiz

Als Wegbereiter der Paläoklimatologie im deutschen Sprachraum gilt der Botaniker und Geologe Karl Friedrich Schimper (1803 –1867), der erstmals fossil belegte Spuren von Witterungseinflüssen, wie Regen, Wind und Hagelschlossen, beschrieb. Daneben vertrat er den Gedanken eines „Weltwinters“, der weite Teile Mitteleuropas mit Eis bedeckt hatte. Internationale Bekanntheit erlangte der Schweizer Naturforscher Louis Agassiz (1807–1873), der 1846 in die USA auswanderte und dort seine wissenschaftliche Laufbahn fortsetzte. Auf der Grundlage intensiver Feldstudien in den Schweizer Alpen kam Agassiz ebenfalls zu der Überzeugung, dass bestimmte Geländeformationen nur unter dem Einfluss einer allgemeinen Vereisung entstanden sein konnten. Die Ideen von Schimper und Agassiz führten zu einer jahrzehntelangen, kontrovers geführten Diskussion. Viele Forscher standen der neuen Eiszeittheorie ablehnend gegenüber und bevorzugten stattdessen alternative Erklärungsmodelle. So galten die in manchen Gegenden häufig anzutreffenden Findlingsblöcke als vulkanische Auswürfe. Das war umso verwunderlicher, da die sehr viel ältere Permokarbone Vereisung, gut dokumentiert durch geologische Untersuchungen in Indien, Südafrika und Australien, schon längst Eingang in die Fachliteratur gefunden hatte.[1]

Erst zwischen 1870 und 1880 wurde angesichts einer Fülle konsistenter Belege die Existenz des quartären Eiszeitalters allgemein akzeptiert. Ein ähnliches Schicksal widerfuhr dem schwedischen Physiker und Chemiker Svante Arrhenius (1859 –1927). In seinem Werk Über den Einfluss von Kohlensäure in der Luft auf die Bodentemperatur (1896) berechnete er als erster die genaue Treibhauswirkung von Kohlenstoffdioxid, wies auf Konzentrationsschwankungen dieses Gases während der Eiszeitzyklen hin und vermutete eine kommende globale Erwärmung durch menschliche CO2-Emissionen.[2] Arrhenius' Arbeiten zu diesem Themenkomplex galten lange als unsicher und spekulativ, sie wurden jedoch mit einiger Verzögerung in den 1950er Jahren in vollem Umfang bestätigt.

Das 20. Jahrhundert[Bearbeiten]

Das 20. Jahrhundert brachte den Geowissenschaften einen Zustrom neuer Erkenntnisse, von denen auch die Paläoklimatologie profitierte, die nunmehr über eine zunehmend breitere und zuverlässigere Basis verfügte. Zu einem Meilenstein der Eiszeit- und Quartärforschung wurde das in den Jahren 1901 bis 1909 von Albrecht Penck und Eduard Brückner herausgegebene dreibändige Standardwerk Die Alpen im Eiszeitalter, das die vier alpinen Eiszeiten Günz, Mindel, Riss und Würm umfassend beschrieb und eine wegweisende stratigraphische Basis zu diesem Themenbereich etablierte. 1911 benutzte der britische Geologe Arthur Holmes erstmals die Uran-Blei-Zerfallsreihe zur absoluten Altersbestimmung von Gesteinsschichten. Seine Messungen ergaben für den Beginn des Kambriums ein Alter von etwa 600 Millionen Jahren (aktuell: 541 Millionen Jahre). Holmes‘ Resultate wurden zunächst vielfach bezweifelt, korrespondieren jedoch relativ genau mit der modernen geologischen Zeitskala.

Die farbig dargestellten paläobiogeografischen Verbreitungsgebiete von Cynognathus, Mesosaurus, Glossopteris und Lystrosaurus erlauben die Rekonstruktion des südlichen Großkontinents Gondwana. Gleichzeitig sind sie Belege für die Existenz der Plattentektonik, deren Grundlagen zuerst von Alfred Wegener formuliert wurden.

Ein weiterer Pionier der Paläoklimatologie war der Polarforscher und Geowissenschaftler Alfred Wegener (1880 –1930), der Begründer der erst in den 1960er Jahren anerkannten Kontinentalverschiebungstheorie. Um seine Annahme zu stützen, wonach die gegenwärtige Anordnung der Kontinente nur eine geologische Momentaufnahme darstellt, sammelte Wegener eine Vielzahl von „Klimazeugen“, die belegen sollten, dass die großen Landmassen in früheren geologischen Perioden fernab ihrer heutigen Position lagen und wahrscheinlich Teile des einstigen Urkontinents Pangaea waren. Unter anderem verwies er auf die unter warmzeitlichen Bedingungen entstandenen Kohlevorkommen in der Antarktis, auf die Fossilfunde subtropischer Baumarten auf Spitzbergen oder auf die Entdeckung, dass die Sahara im Jura teilweise von Gletschern bedeckt war.

Als Vater der modernen, systematisch betriebenen Paläoklimatologie gilt Martin Schwarzbach (1907–2003). Sein Lehrbuch Das Klima der Vorzeit (Erstauflage 1950) wurde über einen Zeitraum von vier Jahrzehnten immer wieder aktualisiert und überarbeitet. Als Vertreter des klassischen Aktualismus berücksichtigte Schwarzbach die vielfältigen neuen Ansätze der Paläoklimatologie und ihre rasche Entwicklung zu einer breit gefächerten interdisziplinären Wissenschaft jedoch nur am Rande.

Die Paläoklimatologie im 21. Jahrhundert[Bearbeiten]

Dank präziser und hoch entwickelter Analysemethoden, verbunden mit einem vertieften Verständnis der klimarelevanten Regelmechanismen, wuchs das Grundlagenwissen der Paläoklimatologie in den letzten Jahrzehnten rapide an. Gelegentlich bewirkten dabei Forschungsresultate aus anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen eine Revision der bisherigen Lehrmeinungen. Zum Beispiel wiesen der Astrophysiker und Buchautor Carl Sagan und sein Co-Autor George Mullen 1972 in einer Studie darauf hin, dass die Sonne am Beginn der Erdgeschichte vor 4,5 Milliarden Jahren etwa dreißig Prozent weniger Wärmestrahlung emittierte als heute.[3] Mit dem Faint Young Sun Paradox (Paradoxon der schwachen jungen Sonne) ergaben sich elementare Fragen zur Entstehung und zur Kontinuität des irdischen Lebens, die nicht nur die Paläoklimatologie betreffen, sondern auf breiter Basis auch interdisziplinär diskutiert werden, vor allem in der Atmosphärenphysik.[4]

Computergenerierte Karte des Chicxulub-Kraters auf der Basis der gemessenen Schwereanomalien

Ein ähnliches Interesse wie das Paradoxon entfachte im Jahre 1980 die Entdeckung einer global nachgewiesenen Iridium-Anomalie an der Kreide-Tertiär-Grenze. Die erhöhte Konzentration des auf der Erde sehr seltenen Edelmetalls Iridium in einer dünnen Sedimentschicht (dem sog. "Grenzton") führte zur Annahme eines Asteroideneinschlags am Ende des Erdmittelalters vor 66 Millionen Jahren, der das gesamte Ökosystem schwer belastete und ein weltweites Massenaussterben bewirkte.[5] Als wahrscheinlicher Ort des Einschlags gilt der Chicxulub-Krater im Golf von Mexiko nahe der Halbinsel Yucatán. Inzwischen wurden mithilfe von Satelliten Dutzende weiterer Impaktkrater geortet (einige davon fast vollständig erodiert oder verschüttet), die deutlich belegen, dass in geologischen Zeiträumen die Erde relativ häufig mit kosmischen Objekten unterschiedlicher Größe kollidierte. Zugleich verdichteten sich die Hinweise, dass im Laufe der Erdgeschichte gravierende Klimaschwankungen und damit einhergehende Massenaussterben öfter als ursprünglich angenommen auftraten.[6][7] Ursachen und Folgen derartiger Krisen werden gegenwärtig intensiv erforscht, um mögliche Parallelen zur anthropogenen globalen Erwärmung zu finden.

Als wichtiges Instrument bei der Darstellung vergangener und zukünftiger Klimaszenarien haben sich Modellberechnungen mittels Computer etabliert. Klimamodelle stellen auf Grund ihrer komplexen Struktur und ihrer Anzahl an zusätzlichen Parametern hohe Anforderungen an die Rechenkapazität eines Computersystems. Die meisten Modelle werden dabei an realen Klimaverläufen der Vergangenheit kalibriert, sodass sie beispielsweise das Klima des letzten Eiszeitalters weitgehend korrekt nachbilden können. Bei der Modellierung klimatischer Entwicklungen sind die im Laufe von Jahrtausenden wechselnden Erdbahnparameter, die so genannten Milanković-Zyklen, zu einer signifikanten Einflussgröße geworden. Unter Einbeziehung dieser Zyklen war es möglich, den charakteristischen Ablauf der Quartären Eiszeit mit ihren Warm- und Kaltzeiten, einschließlich des Treibhauseffekts und der Eis-Albedo-Rückkopplung, auf ein solides theoretisches Fundament zu stellen.

Methoden und Analysewerkzeuge der Paläoklimatologie[Bearbeiten]

Zuverlässige und relativ lückenlose Daten zu Wetter und Klima stehen der Meteorologie und Klimatologie nur für den Zeitraum der letzten 150 Jahre zur Verfügung. Um fundierte Aussagen über die Klimata früherer Epochen treffen zu können, verfügt die moderne Paläoklimatologie über eine Reihe spezieller Mess- und Bestimmungsmethoden, von denen einige erst in jüngster Zeit entwickelt wurden. Zum Standardinstrumentarium gehören die so genannten Klimaproxys als indirekte Klima-Anzeiger, die in natürlichen Archiven wie Baumringen, Stalagmiten, Eisbohrkernen, Korallen, See- oder Ozeansedimenten, Pollen oder schriftlichen Aufzeichnungen zu finden sind. Klimaproxys werden nicht nur zur Rekonstruktion vergangener Klimazonen verwendet, sondern liefern darüber hinaus Informationen zu Sonnenaktivität, Niederschlagsintensität, Luftzusammensetzung und chemischer Beschaffenheit urzeitlicher Meere. Um falsche Resultate möglichst auszuschließen, müssen Klimaproxys mit modernen, instrumentell ermittelten Datenreihen verglichen und an diesen kalibriert werden.

Klimaproxys und Klimazeugen[Bearbeiten]

Geologische und paläontologische Klimazeugen wurden vereinzelt bereits im 17. und 18. Jahrhundert mit langfristigen Schwankungen des Klimas in Verbindung gebracht. So vermutete der englische Universalgelehrte Robert Hooke 1686 aufgrund von Fossilienfunden aus der Jurazeit, dass das südenglische Klima in weit zurückliegenden Epochen erheblich wärmer gewesen sein musste.

Im Zuge der intensiven Erforschung der Quartären Eiszeit ab Mitte des 19. Jahrhunderts wurde eine Fülle geologischer Relikte entdeckt, die auf eine lang währende Kaltphase hindeuteten. Vor allem der weite Teile Mittel- und Nordeuropas bedeckende Fennoskandische Eisschild sowie die alpinen Vorlandgletscher hatten charakteristische Spuren in den verschiedensten Geländeformationen hinterlassen beziehungsweise waren an der Entstehung dieser Formationen in Form von Trogtälern oder Grundmoränen direkt beteiligt. Diese Vorgänge sind Forschungsgegenstand der Glazialmorphologie, die darüber hinaus zahlreiche weitere Zeugen eiszeitlicher Gletscherbewegungen und glazialer Prozesse untersucht, wie Geschiebemergel, Gletscherschliffe, Dropstones, Lösssedimente sowie Periglaziale Lagen[8]. Mithilfe geologischer, paläontologischer und radiometrischer Methoden konnten sechs große Eiszeiten mit einer Gesamtdauer von 540 Millionen Jahren während der letzten 2,4 Milliarden Jahre nachgewiesen werden.

Geologische und paläontologische Nachweisverfahren werden auch für frühere Warmzeiten angewandt, wobei hier zusätzlich zwischen feuchten (humiden) und trockenen (ariden) Klimata unterschieden wird. Als Datierungs- und Untersuchungsobjekte eignen sich Lage und Ausdehnung urzeitlicher Korallenriffe, die Zusammensetzung von Tonmineralen einschließlich der Schichtsilikate, Lagerstätten von Lignit (Schieferkohle), das Sedimentgestein Evaporit sowie die verschiedenen Formen von physikalischer, chemischer und biotischer Verwitterung in erdgeschichtlichen Zeiträumen.

Nachfolgend ist eine Reihe weiterer Klimaproxys aufgeführt, die in der Paläoklimatologie häufig verwendet werden.

Hohlbohrer für die Entnahme dendrochronologischer Proben, darunter zwei Bohrkerne
  • Mit der Dendrochronologie lässt sich durch eine Jahresring-Auswertung das jährliche Baumwachstum in Abhängigkeit von Witterung, Umwelt und Klima rekonstruieren. Für einzelne europäische Baumarten wurden auf diese Weise lückenlose Jahresringtabellen über einen Zeitraum von 10.000 Jahren erstellt. Momentaner „Rekordhalter“ ist der Hohenheimer Jahrringkalender[9], an dem die mitteleuropäische Klimaentwicklung von der Gegenwart bis in die Jüngere Dryaszeit vor 14.600 Jahren zurückverfolgt werden kann.[10] Unter optimalen Voraussetzungen ist es möglich, jedem Baumring das genaue Jahr seiner Entstehung zuzuordnen. So wurde zum Beispiel die Wetteranomalie der Jahre 535 und 536 unter Einbeziehung der Dendrochronologie wissenschaftlich bestätigt.[11]
  • Die Palynologie (Pollenanalyse) ist unter der Bezeichnung Pollenstratigraphie ein Teilbereich der Paläontologie und hat zuletzt in der Paläoklimatologie ebenfalls an Bedeutung gewonnen. Dank ihrer globalen Verbreitung und ihrer großen Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und geologischen Prozessen eignen sich urzeitliche Pollen, Sporen und Mikrofossilien (zusammengefasst unter dem Begriff Palynomorphe) vom Präkambrium bis in die geologische Gegenwart hervorragend als Leitfossilien. Darüber hinaus können aus der lokalen Häufigkeit und Artenvielfalt der Palynomorphe nicht nur die damaligen klimatischen Bedingungen, sondern sogar komplexe Ökosysteme rekonstruiert werden.[12]
  • Die Warvenchronologie, auch Bändertondatierung genannt, basiert auf der genauen Zählung von Ablagerungsschichten (Warven) in Still- und Fließgewässern wie Seen oder Flüssen. Hierzu eignen sich besonders Gewässer, die regelmäßig von starker Schneeschmelze betroffen sind. Falls die Zählung in einen absoluten Zeitrahmen eingebunden werden kann, ermöglicht dies eine Altersangabe in Warvenjahren. Bei entsprechender Kalibrierung und Abgleich der Warvenjahre mit anderen Chronologieverfahren sind ähnlich wie in der Dendrochronologie paläoklimatologische Detailanalysen auf der Grundlage kleinskaliger Zeiträume möglich. Der Anwendungsbereich der Warvenchronologie erstreckt sich über einen Zeitrahmen von etlichen hundert bis etwa 30.000 Jahren und reicht in Einzelfällen darüber hinaus.[13]
Antarktischer Eisbohrkern im polarisierten Licht (AWI)
  • Eisbohrkerne gehören zu den genauesten Klimaarchiven und werden deshalb sehr methodisch analysiert und ausgewertet. Im Unterschied zu Gebirgsgletschern, deren Bohrkerne lediglich regionale und zeitlich begrenzte Klimaverläufe zeigen, lassen der grönländische und der antarktische Landeisschild detaillierte Rückschlüsse auf das gesamte Erdklima zu. Während das älteste untersuchte Grönland-Eis einen Zeitraum von rund 123.000 Jahren abdeckt und damit die Eem-Warmzeit einschließt, konnte im Rahmen des Projekts EPICA ein Antarktis-Bohrkern mit einem Gesamtalter von 900.000 Jahren geborgen werden.[14] Die „fossilen“ Luftbläschen innerhalb eines Eisbohrkerns liefern Hinweise auf die Zusammensetzung der Atmosphäre während der Quartären Eiszeit und hier vor allem auf die Kohlenstoffdioxid- und Methan-Konzentrationen, die innerhalb eines Eiszeitzyklus mit seinen Kalt- und Warmphasen starken Schwankungen unterliegen. Außerdem liefern Eisbohrkerne Daten zur Sonnenaktivität, zu Lufttemperaturen, zu Verdunstungs- und Kondensationsprozessen sowie zu Anomalien des Erdmagnetfeldes. Im Eis eingeschlossene Staubpartikel sind Indikatoren für Wind und atmosphärische Zirkulation und speichern zudem die Spuren möglicher Vulkanausbrüche und Meteoriteneinschläge.
Schema einer konvergenten Plattengrenze mit Subduktion ozeanischer Lithosphäre unter kontinentale Lithosphäre
  • Ozeanische Sedimente. Die über Jahrmillionen auf den Kontinentalschelfen oder in der Tiefsee entstandenen Ablagerungsschichten werden hinsichtlich ihres Ursprungs in biogene (abgestorbene Organismen), lithogene (Gesteine) und hydrogene (lösliche chemische Verbindungen) Sedimente unterteilt. Die Bohrkernproben biogener Sedimente erlauben Rückschlüsse auf die geografische Verbreitung bestimmter Lebewesen in verschiedenen geologischen Epochen, lithogene Sedimente sind ein Archiv für Zustandsänderungen von Meeresströmungen, während hydrogene Sedimente oftmals Hinweise auf vergangene Klimaschwankungen enthalten. Durch die Auswertung eisenhaltiger Sedimente und Magmaschichten der ozeanischen Erdkruste konnte zudem eine Reihe von Polumkehrungen nachgewiesen werden. Das Alter aller marinen Sedimente ist durch den plattentektonischen Prozess der Subduktion begrenzt. Da Ozanböden ständig in die Tiefen des Erdmantels „abtauchen“, andererseits an den Spreizungszonen permanent neu gebildet werden, beträgt das Durchschnittsalter der gesamten ozeanischen Kruste etwa 80 Millionen Jahre. Lediglich einzelne Regionen erreichen ein Alter von maximal 200 Millionen Jahren.[15] Aufgrund dieser natürlichen Zeitbarriere sind die Impaktkrater großer Asteroiden- oder Kometeneinschläge in die präkambrischen oder paläozoischen Meere nicht mehr nachweisbar.
  • Tropfsteine wie Stalagmiten und Stalaktiten (nicht immer ganz zutreffend auch Speläothem genannt) kommen weltweit vor und sind fast zwangsläufig in den Höhlen von Karst- und Kalkgesteingebieten zu finden. Tropfsteine entstehen aus dem mit Kohlenstoffdioxid angereicherten Oberflächenwasser (zum Beispiel Regen oder Schmelzwasser), das auf seinem Weg durch Spalten und poröses Material organische Säuren aufnimmt, die im Verbund mit dem Kohlenstoffdioxid das im Gestein enthaltene Calciumcarbonat lösen. Solange die Umgebungsbedingungen der jeweiligen Höhle konstant bleiben, bilden sich durch einsickernde Wassertropfen dünne Kalkschichten, die im Laufe der Zeit zu Stalagmiten (vom Höhlenboden) oder zu Stalaktiten (von der Höhlendecke) „heranwachsen“. Das Verhältnis der Sauerstoffisotope im Tropfsteinkalk, die Dicke der Wachstumslagen und die Anteile diverser Spurenelemente summieren sich zu einem zuverlässigen Klimakalender, der sogar abrupte und kurzzeitige Umschwünge wie die Dansgaard-Oeschger-Ereignisse der letzten Eiszeit verzeichnet. Tropfsteine können – je nach Dauer der Wasser- und damit der Calciumcarbonatzufuhr − sehr lange wachsen und erreichen mitunter ein Alter von mehreren Hunderttausend Jahren.

Isotopenanalyse und biochemisches Nachweisverfahren[Bearbeiten]

  • Die Radiokarbonmethode, auch 14C-Datierung genannt, ist ein Verfahren zur Altersbestimmung vorwiegend organischer Substanzen. Aus den natürlichen Schwankungen des radioaktiven Kohlenstoff-Isotops 14C und des stabilen Isotops12C können die Zyklen der Sonnenaktivität, Veränderungen des geomagnetischen Dipolfeldes sowie der Austausch zwischen Kohlenstoffsenken und Atmosphäre berechnet werden.[16] Zeitlicher Anwendungsbereich: 300 bis etwa 60.000 Jahre.
  • δ13C (Delta-C-13) ist das Maß für das Verhältnis des stabilen Kohlenstoff-Isotops 13C/12C zwischen einer Probe und einem definierten Standard. Die auf diese Weise entdeckte Verschiebung des δ13C-Verhältnisses in 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinsformationen gilt als starkes Indiz für die Existenz früher Lebensformen. Die δ13C-Signatur erlaubt zudem die Bestimmung der atmosphärischen Kohlenstoffdioxid-Konzentration in verschiedenen Erdzeitaltern. Die Freisetzung großer Mengen Methanhydrat wie während des Paläozän/Eozän-Temperaturmaximums hat ebenfalls signifikante Auswirkungen auf die globale δ13C-Signatur.[17]
Fossile Foraminiferen werden oft als Klimaproxys verwendet
  • δ18O (Delta-O-18) beschreibt das Verhältnis der stabilen Sauerstoff-Isotope 18O/16O. Dieses vielfältig einsetzbare Messverfahren eignet sich für die Rekonstruktion von Niederschlagstemperaturen und dient zudem als Indikator von Prozessen der Isotopenfraktionierung wie der Methanogenese. In der Paläoklimatologie werden18O/16O-Daten als Temperaturproxy von fossilen Korallen und Foraminiferen sowie von Eisbohrkernen, Tropfsteinen und Süßwassersedimenten verwendet.[18] Zeitlicher Anwendungsbereich: Känozoikum bis Paläozoikum, zum Teil darüber hinaus (mindestens 600 Millionen Jahre).
  • δ15N (Delta-N-15) ist das Maß für das Verhältnis der stabilen Stickstoff-Isotope 15N zu 14N. Mit dieser Methodik werden verschiedene Formen des Stickstoffkreislaufs untersucht, so zum Beispiel die Rate, mit der Stickstoff vom einem Ökosystem aufgenommen und umgesetzt wird.[19]
  • TEX86 (Tetraether-Index von 86 Kohlenstoffatomen) bezeichnet eine biochemische Methode zur Ermittlung der Meeresoberflächentemperatur früherer Klimata. Zu diesem Zweck wird die Zellmembran bestimmter mariner Einzeller analysiert.[20] Zeitlicher Anwendungsbereich: Jura, Kreidezeit und gesamtes Känozoikum (ca. die letzten 200 Millionen Jahre).

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • William F. Ruddimann: Earth's Climate - Past and Future. Palgrave Macmillan, 2001, ISBN 0-7167-3741-8.
  • Raymond T. Pierrehumbert: Principles of Planetary Climate. Cambridge University Press, 2010, ISBN 978-0-521-86556-2.
  • Christian-Dietrich Schönwiese: Klimatologie. 4., überarb. u. aktual. Auflage. UTB, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8252-3900-8.
  • Christian Schönwiese: Klimaänderungen. Daten, Analysen, Prognosen. Springer, Berlin Heidelberg 1995, ISBN 3-540-59096-X.
  • Karl-Heinz Ludwig: Eine kurze Geschichte des Klimas. Von der Entstehung der Erde bis heute. Beck, München 2006, ISBN 3-406-54746-X.
  • Martin Schwarzbach: Das Klima der Vorzeit. Eine Einführung in die Paläoklimatologie. 5. Auflage. Enke, Stuttgart 1993, ISBN 3-432-87355-7.
  • József Pálfy: Katastrophen der Erdgeschichte. Globales Artensterben?. Schweizerbart, Stuttgart 2005, ISBN 3-510-65211-8.
  • Monika Huch, Günter Warnecke, Klaus Germann (Hrsg.): Klimazeugnisse der Erdgeschichte. Perspektiven für die Zukunft. Springer, Berlin Heidelberg 2001, ISBN 3-540-67421-7.
  • Edwin Kemper: Das Klima der Kreidezeit. Geologisches Jahrbuch Reihe A, Heft 96. Herausgegeben von der Bundesanstalt für Geowissenschaft und Rohstoffe und den Geologischen Landesämtern in der Bundesrepublik Deutschland, E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1987, ISBN 978-3-510-96400-0.
  • Jürgen Ehlers: Das Eiszeitalter. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-8274-2326-9.
  • Christoph Buchal/Christian-Dietrich Schönwiese: Klima. Die Erde und ihre Atmosphäre im Wandel der Zeiten. Hrsg.: Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung, Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, Hanau, 2. Auflage 2012, ISBN 978-3-89336-589-0.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Jürgen Ehlers, Das Eiszeitalter, Seite 16.
  2. Svante Arrhenius: On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. In: Philosophical Magazine and Journal of Science 41, 1896, S. 239–276 globalwarmingart.com (PDF, 8 MB)
  3. Sagan, C., Mullen, G. (1972): Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures (PDF; 467 kB). Science, 177: 52–56. doi:10.1126/science.177.4043.52.
  4. Haqq-Misra, Jacob D.; Domagal-Goldman, Shawn D.; Kasting, Patrick J.; und Kasting, James F. (2008): A Revised, Hazy Methane Greenhouse for the Archean Earth, Astrobiology Volume 8, Number 6, 2008. doi:10.1089/ast.2007.0197
  5. Alvarez L.W., Alvarez W., Asaro F., Michel H.V. (1980) Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction, Science, 208, 1095–1108. E-Text (PDF-Datei; 1001 kB)
  6. Melott, A. et al.: Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction?. In: International Journal of Astrobiology. 3, Nr. 2, 2004, S. 55–61. doi:10.1017/S1473550404001910.
  7. Michael M. Joachimski, Xulong Lai, Shuzhong Shen, Haishui Jiang, Genming Luo, Bo Chen, Jun Chen and Yadong Sun: Climate warming in the latest Permian and the Permian–Triassic mass extinction. (html) In: Geology. 40, Nr. 3, Januar 2012, S. 195–198. doi:10.1130/G32707.1.
  8. Arno Semmel: Geomorphologie der Bundesrepublik Deutschland, Steiner Verlag, 1996, ISBN 3-515-06-897-X
  9. Studium Generale "Der Hohenheimer Jahrringkalender - 14 600 Jahre Umwelt und Klimaarchiv aus Mitteleuropa"
  10. M. Spurk, et al.: Revisions and extension of the Hohenheim oak and pine chronologies: New evidence about the timing of the Younger Dryas/Preboreal transition, in: Radiocarbon 40, 1998, S. 1107-1116.
  11. R. Dull, J. Southon, S. Kutterolf, A. Freundt, D. Wahl, P. Sheets: Did the TBJ Ilopango eruption cause the AD 536 event? in: AGU Fall Meeting Abstracts, 13–17 December. 2010, Abstract (harvard.edu)
  12. W. S. McKerrow (Hrsg.): Ökologie der Fossilien: Lebensgemeinschaften, Lebensräume, Lebensweisen, 2. Auflage. Franckh-Kosmos, Stuttgart 1992, ISBN 3-440-06565-0
  13. A. Brauer: Weichselzeitliche Seesedimente des Holzmaares - Warvenchronologie des Hochglazials und Nachweis von Klimaschwankungen. in: documenta naturae. München 1994, 85. ISSN 0732-8428
  14. Alfred Wegener Institut, Projekt EPICA
  15. S. Ross Taylor, Scott McLennan, Planetary Crusts: Their Composition, Origin and Evolution. Cambridge Planetary Science, 2009. ISBN 0-521-84186-0. Seite 22 f, 208
  16. K. Hughen, S. Lehman, J. Southon, J. Overpeck, O. Marchal, C. Herring, J. Turnbull: 14C Activity and Global Carbon Cycle Changes over the Past 50,000 Years. in: Science. Washington DC 2004, 303, 202–207. ISSN 0036-8075
  17. K. Panchuk, A. Ridgwell, L. R. Kump: Sedimentary response to Paleocene-Eocene Thermal Maximum carbon release: A model-data comparison. In: Geology. 36, Nr. 4, 2008, S. 315–318. doi:10.1130/G24474A.1.
  18. Melanie J Leng, Jom D Marshall: Palaeoclimate interpretation of stable isotope data from lake sediment archives. In: Quaternary Science Reviews. 23, Nr. 7-8, April 2004, S. 811-831. doi:10.1016/j.quascirev.2003.06.012. Abgerufen am 12. September 2013.
  19. Michael Zech, Carolin Bimüller, Andreas Hemp, Cyrus Samimi, Christina Broesike, Claudia Hörold & Wolfgang Zech: Human and climate impact on 15N natural abundance of plants and soils in high-mountain ecosystems: a short review and two examples from the Eastern Pamirs and Mt. Kilimanjaro. In: Isotopes in Environmental and Health Studies. 47, Nr. 3, Juli 2011, S. 286-296. doi:10.1080/10256016.2011.596277.
  20.  Jung-Hyun Kim, Stefan Schouten, Ellen C. Hopmans, Barbara Donner, Jaap S. Sinninghe Damsté: Global sediment core-top calibration of the TEX86 paleothermometer in the ocean. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. 72, Nr. 4, 2008, S. 1154–1173, doi:10.1016/j.gca.2007.12.010.