Das Wetter und der Klimawandel

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Mittelalterliche Kleine Eiszeit durch Vulkanausbrüche ausgelöst?

Die kleine Eiszeit im Mittelalter war wahrscheinlich die Folge von 4 gewaltigen Vulkanausbrüchen in den Tropen, die sich zwischen 1275 und 1300 kurz hintereinander. Mit der Vulkanasche gelangten damals auch große Mengen an Sulfataerosolen bis in die Stratosphäre und sorgten durch Abschirmung des Sonnenlichts für eine drastische Abkühlung. Das arktische Meereis dehnte sich infolgedessen bis in die mittleren Breiten aus und verstärkte die Abkühlung durch Reflektion des Sonnenlichts (Eis-Albedo-Effekt). Doch das war noch nicht alles. Eisschollen lösten sich in großer Zahl, trieben nach Süden, schmolzen und reicherten so den südlichen Nordatlantik mit Süßwasser an. Das hatte einschneidende Folgen für Meeresströmungen im Nordatlantik, die  „Meridional Overturning Circulation“  (MOC), so genannt weil die Umwälzbewegung des Meerwassers meridional (entlang der Längengrade in Nord-Süd-Richtung) erfolgt.

Die MOC wird durch Winde angetrieben, aber auch durch Unterschiede in der Temperatur und der Salzkonzentration (und damit auch in der Dichte des Wassers) zwischen den nördlichen und südlichen Regionen des Nordatlantik. Deshalb spricht man auch von einer thermohalinen Zirkulation (von griechisch thermos für Wärme und halas für Salz).  Die MOC wirkt als Warmwasserheizung, denn das vom Äquator nach Norden strömende Meerwasser gibt seine Wärme durch Verdunstung (latente Wärme) an die Luft darüber ab. Dabei nimmt die Dichte des immer kühleren und salzhaltigeren Wassers stetig zu. Hoch im Norden beginnt das Wasser schließlich abzusinken, es bilden sich abwärts gerichtete Wirbel. Im Winter wird die Entstehung dieser Absinkzonen noch durch die Neubildung von Meereis begünstigt. Das Eis kühlt neu heranströmendes Wasser weiter ab und erhöht zusätzlich auch dessen Salzgehalt, denn das neugebildete Meereis kann nur wenig Salz aufnehmen und presst beim Gefrieren überschüssiges Salz ab. Absinkzonen gibt es zum Beispiel südlich von Grönland und bei Island. Das absinkende kalte und salzhaltige Tiefenwasser wirkt wie eine Saugpumpe und treibt so die Meeresströmung an. Das Tiefenwasser bewegt sich dann wieder in Richtung Äquator und gelangt dort bei Durchmischungsvorgängen nach und nach wieder an die Oberfläche.

Durch den Süßwassereintrag im südlichen Nordatlantik wurde nun das Oberflächenwasser deutlich leichter und durchmischte sich nicht mehr so gut mit dem von Norden kommenden kalten Tiefenwasser. Der thermohaline Antrieb erlahmte dadurch, und die MOC wurde spürbar schwächer.  Die Warmwasserheizung im Nordatlantik funktionierte nicht mehr richtig, und so verstetigte sich die anfangs durch die 4 Vulkanausbrüche ausgelöste Abkühlung über eine lange Zeit.

Dieses Szenario entwirft eine Grupppe von US-Klimaforschern unter Leitung von Gifford Miller an der University of Colorado Boulder und am National Center for Atmospheric Research (NCAR). Die Wissenschaftler sammelten Pflanzenproben auf Baffin Island in der kanadischen Arktis und werteten    Sedimente und Eisbohrkerne aus. So waren zum Beispiel die Vulkanausbrüche und anschließenden Abkühlungsphasen anhand zahlreicher erfrorener und dann vom Eis eingeschlossener Pflanzen aus dieser Zeit gut nachweisbar.  In Klimasimulationen konnte dann das auf den Untersuchungen beruhende Abkühlungsszenario erfolgreich durchgespielt werden.

Der Klimaforscher Gifford Miller sammelt Pflanzenproben im Eis auf Baffin Island. Die Insel liegt in der kanadischen Arktis westlich von Grönland. Quelle: NCAR UCAR/ Atmos News

Bisher hatten die meisten Klimaforscher die Kleine Eiszeit zumeist auf eine länger anhaltende, ungewöhnlich geringe Sonnenaktivität zurückgeführt. Diese gab es zwar tatsächlich, aber sie war, so wie es jetzt aussieht, wohl nicht der wirklich entscheidende Faktor.

Jens Christian Heuer

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