Heutiger Klimawandel schneller als urzeitliches Wärmemaximum

Das so genannte Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum vor rund 56 Millionen Jahren gilt meist als Analog zum heutigen Klimawandel. Doch in „Nature Geoscience“ belegt ein internationales Forscherteam jetzt, dass sich die damalige Erwärmung deutlich langsamer anbahnte als angenommen: Die jährliche Rate der Treibhausgas-Freisetzung war fünf bis zehn Mal niedriger als heute.

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Vor 55,9 Millionen Jahren erlebte die Erde schon einmal einen dem heutigen vergleichbaren Klimawandel, das so genannte Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (PETM). Damals verursachte die Freisetzung von Treibhausgasen eine Erwärmung von vermutlich rund 5° Celsius. Dadurch stiegen die globalen Durchschnittstemperaturen von ohnehin warmen 18°C auf 23°C. Allerdings sind die meist aus Sedimentbohrkernen der Tiefsee gewonnene Daten über diese rund 170.000 Jahre anhaltende Ära sehr unvollständig.

Unklar ist daher unter anderem, wie schnell sich damals die Erwärmung manifestierte und auch, wie hoch sie tatsächlich war. „Wir waren besorgt über die Zuverlässigkeit der Tiefsee-Daten”, erklärt Lee Kump, Professor für Geowissenschaften an der Penn State Universität. „Wie können wir die Veränderungsraten des atmosphärischen Kohlenstoffs bestimmen, wenn die Daten unvollständig sind? Die unvollständigen Daten lassen die Erwärmung abrupter erscheinen als sie war.“ Um diese Lücke zu schließen entschlossen sich die Forscher, nach möglicherweise besser erhaltenen Bohrkerndaten zu suchen.

150 Meter Sedimentgestein aus dem PETM

Auf Spitzbergen in der norwegischen Arktis wurden die Wissenschaftler fündig: Malte Jochmann, Geologe einer Kohlenabbaufirma, hatte Gesteinsbohrkerne aus der Region archiviert, die vor 55,9 Millionen Jahren der Meeresboden eines flachen arktischen Meeren war. Und das entscheidende dabei: Die Zeitperiode, die das PETM umfasste, war in diesen Bohrkernen so umfangreich und detailliert vertreten wie sonst nirgendwo: „In Tiefsee-Bohrkernen entsprechen meist rund zehn Zentimeter bis ein Meter Kern der Zeit des PETM“, so Kump. „Die Spitzbergenkerne dagegen enthalten 150 Meter Sediment aus dem PETM.“

In den Bohrkernen analysierten die Wissenschaftler die Zusammensetzung der Kohlenstoffisotope, die in den Kalkschalen urzeitlicher Meeresbewohner eingelagert waren und erhalten geblieben sind. Diese Werte erlauben Rückschlüsse über den Kohlendioxidgehalt des Meerwassers und der Atmosphäre und damit auch auf die Menge des damals im Laufe der Zeit freigesetzten Kohlenstoffs.

Treibhausgas-Freisetzung viel niedriger als heute

Das Ergebnis wirft ein ganz neues Bild auf die damalige Klimaerwärmung und vor allem auf ihre Eignung als Analogie zu den heutigen und zukünftigen Verhältnissen: Denn statt einer relativ rapiden und abrupten Freisetzung von Treibhausgasen und damit verbundenem Klimawandel zeigen die Daten und ein auf ihrer Basis entwickeltes Klimamodell, dass sich der Wandel deutlich langsamer vollzog als angenommen. „Wir halten den Spitzbergen-Kern für relativ komplett. Er zeigt ein Intervall von rund 20.000 Jahren für die Freisetzung von Kohlendioxid während des PETM“, so Kump. Pro Jahr wurden damals maximal 1,7 Petagramm Kohlenstoff an die Atmosphäre abgegeben. Heute dagegen betragen die globalen Emissionen rund acht Petagramm pro Jahr.

Heutiger Klimawandel zu schnell für Ökosysteme?

„Wir haben uns das PETM angeschaut, weil es als die beste Analogie für die zukünftige Klimaveränderung durch die Verbrennung fossiler Energieträger gilt”, so Kump. Die neuen Daten allerdings zeigen, dass der heutige Klimawandel das urzeitliche Wärmehoch in punkto Schnelligkeit noch übertreffen könnte: „Statt der 20.000 Jahre wie beim PETM, was den Ökosystemen lange genug Zeit gibt, um sich anzupassen, wird heute der Kohlenstoff bis zu zehnfach schneller in die Atmosphäre abgegeben. Das könnte für die Ökosysteme heute zu schnell für eine Anpassung sein.“ (Nature Geoscience, 2011; DOI: 10.1038/ngeo1179)

(Penn State, 06.06.2011 – NPO)