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Wann das Eis kommt und geht

Grafik zeigt Nordhalbkugel der Erde mit stark überhöht dargestellter Eisdecke auf Nordamerika und Nordeuropa [1] Die Eisdecke auf der Nordhalbkugel der Erde wächst und vergeht im Takt von etwa 100.000 Jahren. Einer internationalen Forschergruppe ist es nun erstmals gelungen, dieses Phänomen durch Modellrechnungen nachzuvollziehen. Neben regelmäßigen Schwankungen von Erdbahn und Erdachse spielt demnach auch die zögerliche Reaktion des Untergrunds auf die Last der Eisdecke eine entscheidende Rolle.

Die Eisdecke auf der Nordhalbkugel erreichte vor ca. 20.000 Jahren ihre maximale Ausdehnung. Grafik: Ayako Abe-Ouchi, University of Tokyo

Indem der Erdmantel mitsamt der Erdkruste allmählich nachgebe, sinke auch die Eisdecke tiefer und damit in wärmere Luft, erläutert die Gruppe um Ayako Abe-Ouchi von der Universität Tokyo im Magazin „Nature“. Als Folge werde der Spielraum für den Fortbestand oder gar für ein weiteres Wachstum immer kleiner: „Je größer der Eisschild wird und je weiter er sich in niedrigere Breiten erstreckt, umso geringer ist die Sonneneinstrahlung, bei der sich seine Massenbilanz ins Negative verkehrt.“

Seit dem Beginn des Eiszeitalters vor etwa 2,6 Millionen Jahren überziehen sich die nördlichen Breiten der Erde immer wieder allmählich mit Eis, das schließlich rasch wieder zurückweicht. Bereits in den 40er-Jahren hatte ein serbischer Forscher einen astronomischen Hintergrund vermutet. Regelmäßige Schwankungen von Lage, Ellipsenform und Schiefstand der Erdbahn bzw. Erdachse prägen demnach das Verhalten der Eisdecke, indem sie die Intensität und die Verteilung der Sonneneinstrahlung verändern. Eine umfassende Erklärung vermögen diese Milanković-Zyklen aber nicht zu liefern. Beispielsweise setzte vor gut 20.000 Jahren der Rückzug der jüngsten Eisdecke ein, obwohl die eingestrahlte Sonnenenergie damals keine außergewöhnlich hohen Werte erreichte.

Abe-Ouchi und ihre Kollegen glauben nun, die wechselnde Empfindlichkeit der Eisdecke erklären zu können. Die Forschergruppe fütterte ein Modell einer großflächigen Eisdecke mit Daten aus einem globalen Klimamodell und konnte so das Wechselspiel verschiedenster Faktoren im Laufe der letzten 400.000 Jahre studieren. Selbst bei konstant gehaltenem Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre zeigt sich demnach der 100.000-Jahre-Takt, dominiert durch das Verhalten der Eisdecke über Nordamerika. Dieser Takt bleibt aus, wenn der Untergrund im Modell nicht über realistische Zeiträume von mehreren Tausend Jahren reagiert, sondern schlagartig nachgibt bzw. zurückfedert. In diesem Fall legt sich eine permanente Eisdecke über die Nordhalbkugel, die nur mäßig stark im Takt der Sonneneinstrahlung wächst und schrumpft.

„Wenn ein Kontinent unter einer 2 bis 3 Kilometer dicken Eisdecke liegt, weist er eine völlig andere Topografie auf“, erklärt Abe-Ouchis Kollege Heinz Blatter von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. „Dieser Umstand und das unterschiedliche Rückstrahlvermögen der eisbedeckten bzw. eisfreien Landoberfläche zieht beträchtliche Unterschiede in der Oberflächentemperatur und der atmosphärischen Luftzirkulation nach sich.“

Forschung: Ayako Abe-Ouchi und Heinz Blatter, Atmosphere and Ocean Research Institute, University of Tokyo, Kashiwa, und Institut für Atmosphäre und Klima, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; und andere

Veröffentlichung Nature, Vol. 500, 8. August 2013, pp 190–3, DOI 10.1038/nature12374 [2]

WWW:
Atmosphere and Ocean Research Institute, University of Tokyo [3]
Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich [4]
Eiszeitalter [5]
Milankovitch Cycles and Glaciations [6]

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Süßwasserflut am Ende der Eiszeit [7]
Taumeln der Erde bewirkte Warmzeit [8]
Was die Eiszeit in Gang setzte [9]