Kurz und knapp

Daten aus Eisbohrkernen der Antarktis liefern heute eine kontinuierliche Aufzeichnung der Temperatur und der Zusammensetzung der Atmosphäre, die etwa 800.000 Jahre zurückreicht. Die Daten zeichnen die letzten Eiszeiten und ihr plötzliches Ende mit schnellen Übergängen in milde Zwischeneiszeiten nach. In einigen Eisbohrkernen steigt jedoch zuerst die Temperatur und einige hundert Jahre später der Kohlendioxidgehalt (CO₂).

Einige Verbreiter von Klimamythen haben diese Beobachtung gerne aufgegriffen und behaupten, sie sei ein „Beweis“ dafür, dass Kohlendioxid keinen Klimawandel verursacht. Falsch, falsch, falsch. Aber warum? Das lässt sich ganz einfach mit einer Bierdose veranschaulichen.

Sie können das Experiment sogar selbst durchführen. Sie brauchen zwei Dosen eines beliebigen kohlensäurehaltigen Bieres. Nehmen Sie an einem schönen Sommertag eine Dose aus dem Kühlschrank und stellen Sie sie für ein paar Stunden in die pralle Sonne. Die andere lassen Sie, wo sie ist. Dann öffnen Sie beide gleichzeitig. Die warme Dose wird wie verrückt schäumen, sich halb leeren und eine Sauerei anrichten. Was in der Dose bleibt, wird schrecklich und schal schmecken. Die Dose direkt aus dem Kühlschrank hingegen wird nur ein „Pfft“-Geräusch von sich geben und angenehm zu trinken sein, da sie kühl und spritzig ist.

Was hat das mit diesem Irrglauben zu tun? Nun, Sie haben gerade einen wichtigen Punkt über die Löslichkeit von CO₂ in Wasser demonstriert. CO₂ verleiht kohlensäurehaltigen Getränken ihre Spritzigkeit und ist in kälterem Wasser viel besser löslich. Wenn sich das Wasser erwärmt, kann es nicht mehr so viel CO₂ aufnehmen und beginnt zu entgasen. Daher das schale Bier.

Genau dasselbe Prinzip gilt für die Ozeane. Wenn die globale Erwärmung einsetzt, beginnen sich sowohl das Land als auch die Ozeane zu erwärmen. An Land beginnt der Permafrostboden in weiten Gebieten aufzutauen. Kohlendioxid (und Methan) werden freigesetzt, nachdem sie jahrtausendelang in diesem Permafrostboden eingeschlossen waren. Auf See setzt der „warme-Bier-Effekt“ ein. Dank beider Prozesse steigt der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre erheblich an, was die Erwärmung verstärkt und aufrechterhält. Dieser Anstieg des CO₂ führt dazu, dass mehr von dem Gas freigesetzt wird, was die Erwärmung in einem Teufelskreis, der als positive Rückkopplung bekannt ist, noch weiter verstärkt. Auch andere Rückkopplungen treten ein: Wenn beispielsweise die Eisschilde schrumpfen, nimmt auch ihre Fähigkeit ab, das Sonnenlicht zurück ins All zu reflektieren, sodass die Wärme stattdessen von der Erdoberfläche absorbiert wird.

Der Auslöser für die anfängliche Erwärmung am Ende einer Eiszeit ist eine günstige Kombination zyklischer Muster in der Erdumlaufbahn um die Sonne, die zu einem deutlichen Anstieg der Sonnenenergie führt, die von der Nordhalbkugel der Erde aufgenommen wird. Das ist kein Geheimnis. Übergänge zwischen Eis- und Warmzeiten werden durch mehrere Faktoren verursacht, die in Kombination wirken – Auslöser und Rückkopplungen. Das wissen wir schon seit langem.

Und wenn man darüber nachdenkt, ist die Aussage, dass CO₂ während der Übergänge von Eiszeit zu Warmzeit der Temperatur hinterherhinkt und daher nicht die Ursache für die moderne Erwärmung sein kann, ein bisschen so, als würde man sagen: „Hühner legen keine Eier, weil man beobachtet hat, dass sie aus ihnen schlüpfen.“

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Weiterführende Informationen

Dass CO₂ während eines Übergangs von einer Eiszeit zu einer Warmzeit zwar verzögert, aber verstärkend auf die Temperatur wirken kann, wurde bereits 1990 vorhergesagt. In dem 1990 in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Artikel The Ice-Core Record: Climate Sensitivity and Future Greenhouse Warming von Claude Lorius und Kollegen heißt es an einer entscheidenden Stelle:

"Die Entdeckung signifikanter Veränderungen des Klimaantriebs in Verbindung mit der Zusammensetzung der Atmosphäre hat zu der Annahme geführt, dass Veränderungen des CO₂- und CH₄-Gehalts eine bedeutende Rolle bei den glazialen und interglazialen Klimaveränderungen gespielt haben, indem sie zusammen mit dem Wachstum und Zerfall der Eisschilde der Nordhalbkugel den relativ schwachen Antrieb der Erdumlaufbahn verstärkten und eine Verbindung zwischen dem Klima der Nord- und Südhalbkugel herstellten."

Dies wurde über ein Jahrzehnt vor der Veröffentlichung von Daten aus Eiskernbohrungen veröffentlicht, die genau genug waren, um eine CO₂-Verzögerung zu bestätigen. Wir wissen heute, dass CO₂ die Erwärmung vergangener Eiszeiten nicht ausgelöst, sondern verstärkt hat. Tatsächlich folgten etwa 90 % der globalen Erwärmung dem CO₂-Anstieg.

Die Eisbohrkerne aus der Antarktis offenbaren eine interessante Geschichte, die etwa 800.000 Jahre zurückreicht. In diesem Zeitraum folgen Veränderungen des CO₂-Gehalts den Temperaturveränderungen in der Regel mit einer Verzögerung von etwa 600 bis 1000 Jahren, wie in Abbildung 1 unten dargestellt. Dies hat einige zu der dreisten Behauptung veranlasst, dass CO₂ schlichtweg nicht für die aktuelle globale Erwärmung verantwortlich sein kann. Es überrascht nicht, dass eine solche Behauptung nicht die ganze Geschichte erzählt.

Abbildung 1: Vostok-Eisbohrkernaufzeichnungen für Kohlendioxidkonzentration und Temperaturänderung.

Die anfängliche Temperaturänderung am Ende einer Eiszeit wird durch zyklische Veränderungen in der Erdumlaufbahn um die Sonne ausgelöst, die sich auf die Menge des saisonalen Sonnenlichts auswirken, das die Erdoberfläche auf der Nordhalbkugel erreicht. Die Zyklen sind sehr lang: Sie dauern alle mehrere zehntausend Jahre. Wenn sich sowohl Land als auch Ozeane erwärmen, setzen sie große Mengen an CO₂ in die Atmosphäre frei, die aus dem schmelzenden Permafrost und dem sich erwärmenden Meerwasser stammen, da die Löslichkeit von CO₂ in Wasser bei Kälte größer ist. Diese Freisetzung verstärkt den Treibhauseffekt, verstärkt den Erwärmungstrend und führt dazu, dass noch mehr CO₂ entgast wird. Mit anderen Worten: Der Anstieg des CO₂-Gehalts wird sowohl zur Ursache als auch zur Folge einer weiteren Erwärmung. Einmal in Gang gesetzt, handelt es sich um einen Teufelskreis, der sich selbst verstärkt – ein hervorragendes Beispiel für das, was die Wissenschaft als positives Klimafeedback bezeichnet.

Tatsächlich sind solche positiven Feedbacks notwendig, um den Übergang von glazialen zu interglazialen Bedingungen zu vollziehen, da die Auswirkungen von Orbitalveränderungen allein zu schwach sind, um solche Schwankungen vollständig zu bewirken. Weitere positive Rückkopplungen, die in diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen, sind andere Treibhausgase wie Methan – vielleicht haben Sie schon einmal Videos gesehen, in denen dieses Gas durch vereiste Seen in Permafrostgebieten aufsteigt und sich entzündet. Veränderungen in der Eisbedeckung und in den Vegetationsmustern bestimmen die Menge an Sonnenenergie, die von der Erdoberfläche absorbiert oder zurück ins All reflektiert wird: Verkleinert sich die Fläche eines Eisschildes, nimmt die Erwärmung zu.

Die detaillierten Mechanismen für das oben genannte allgemeine Muster wurden natürlich untersucht. In einer 2012 durchgeführten Studie, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde (Shakun et al. 2012), untersuchten Jeremy Shakun und seine Kollegen die globalen Temperaturveränderungen zu Beginn des letzten Übergangs von der Eiszeit zur Warmzeit. Diese Arbeit fügte unserem Verständnis der Beziehung zwischen CO₂ und Temperaturveränderung viele wichtige Details hinzu. Sie fanden Folgendes heraus:

1) Die Orbitalzyklen der Erde lösten vor etwa 19.000 Jahren eine Erwärmung in der Arktis aus, wodurch große Mengen Eis schmolzen und die Ozeane mit Süßwasser geflutet wurden.

2) Dieser Süßwasserzufluss störte dann die Zirkulation der Meeresströmungen, was wiederum zu einem Wärmetausch zwischen den Hemisphären führte.

3) Die Südhalbkugel und ihre Ozeane erwärmten sich zuerst, beginnend vor etwa 18.000 Jahren. Mit der Erwärmung des Südlichen Ozeans sinkt die Löslichkeit von CO₂ in Wasser. Dadurch geben die Ozeane mehr CO₂ ab und setzen es in der Atmosphäre frei.

4) Schließlich kann der CO₂-Gehalt in einigen Eisbohrkernen aus der Antarktis der Temperatur hinterherhinken, in einigen anderen Teilen der Welt war jedoch das Gegenteil der Fall: Temperatur und CO₂ stiegen entweder im gleichen Tempo an oder die Temperatur hinkte dem CO₂ hinterher. Abbildung 2 veranschaulicht dies grafisch und zeigt, dass die Dinge nie so einfach sind, wie es die Verbreiter von Falschinformationen gerne hätten.

Abbildung 2: Durchschnittliche globale Temperatur (blau), Temperatur in der Antarktis (rot) und atmosphärische CO₂-Konzentration (gelbe Punkte). Quelle.