Klima Die Erde hat kältefrei

In einen weißen Mantel gehüllt: So könnte die Erde im gegenwärtigen Eiszeitalter einmal ausgesehen haben.

Wissenschaftler streiten über die Gründe, warum wir nicht bereits seit einigen Tausend Jahren in einer Eiszeit stecken. Ist es bald so weit?

Von Benjamin von Brackel

Es beginnt fast unmerklich. Die Sommer sind etwas kühler als gewöhnlich. In einigen Landstrichen Nordkanadas und Skandinaviens bleibt der Schnee zunächst auch im Frühling liegen, dann sogar im Sommer. Irgendwann taut er gar nicht mehr. Von Jahr zu Jahr stapeln sich die weißen Massen, bis die unteren Schichten eine bläuliche Eisschicht bilden. Sie überzieht Kanada, Nordostsibirien und Nordeuropa. Bald verschwinden auch in den Alpen ganze Dörfer und Städte unter einem gefrorenen Panzer. Und das ist nur der Beginn der Eiszeit, die erst nach etwa 80 000 Jahren ihr Maximum erreicht. Dann, wenn große Teile der Nordhalbkugel mit einem dicken Eispanzer bedeckt sind.

Womöglich ist die Menschheit nur knapp an diesem Schicksal vorbeigeschrammt. Denn eigentlich waren die astrophysikalischen Voraussetzungen im Prinzip schon vor 6500 Jahren erfüllt: Die Erde hatte sich so ausgerichtet, dass die Sommer-Sonneneinstrahlung in den nördlichen Breiten nahe ihrem tiefsten Stand war - normalerweise ein sicheres Anzeichen für den Beginn einer Kälteperiode. "Wir waren nah dran an einer Eiszeit", sagt der Klimamodellierer Andrej Ganopolski vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK).

Aber es kam anders, die Eiszeit blieb aus. Die Jäger und Sammler wurden zu Bauern; die Menschheit baute Dörfer, Städte und irgendwann Eisenbahnen, statt von wachsenden Eismassen am Äquator eingekesselt zu werden. Was aber hatte die drohende Eiszeit verhindert? Auf der Suche nach Erklärungen blicken Wissenschaftler weit zurück in die Vergangenheit - auf den Wechsel früherer Eis- und Warmzeiten.

Zusammenspiel von Eis, Ozean, Atmosphäre und Sonneneinstrahlung

In seinem Potsdamer Klimarechner simuliert Andrej Ganopolski die früheren Klima-Bedingungen auf der Erde. Er kann die Eiszeiten der vergangenen 800 000 Jahre nachspielen: achtmal Ausdehnen der Eisschilde, achtmal Abschmelzen; ein immer neues Zusammenspiel von Eis, Ozean, Atmosphäre und Sonneneinstrahlung. Aus dieser Analyse konnte Ganopolski ein einfaches Modell entwickeln. Es sagt vorher, unter welchen Bedingungen eine Eiszeit beginnt.

In der Geschichte der Erde sind Eiszeiten wie jene in Ganopolskis Simulation die Ausnahme. Über den größten Teil der 4,5 Milliarden Jahre Erdgeschichte herrschte das, was Klimaforscher eine "stabile Warmzeit" nennen. In diesen Phasen tragen die Pole niemals Eis. Im mittleren Präkambrium, das vor etwa drei Milliarden Jahren begann, war das Klima auf der Erde sogar mal eine Milliarde Jahre lang ununterbrochen feuchtwarm.

Zwischen diesen Warmzeiten jedoch gab es immer wieder sogenannte "Eiszeitalter", in denen sich die vergleichsweise kurzen einzelnen Eiszeiten ständig mit etwas wärmeren Zwischen-Eiszeiten abwechseln. Klimawissenschaftler schätzen, dass es bis zu sieben dieser Phasen gegeben hat, die im Durchschnitt 50 Millionen Jahre dauerten. Die bisher letzte dieser Perioden begann vor 2,7 Millionen Jahren und währt bis heute. Im Laufe dieser Eiszeitalter bildeten sich an beiden Polen Gletscher, die sich während der Eiszeiten massiv ausbreiteten. In einem Eiszeitalter vor mehr als 600 Millionen Jahren umschloss ein Eismantel fast die ganze Erde, die globale Mitteltemperatur fiel auf minus 50 Grad. Das Leben wäre damals fast vollständig zugrunde gegangen. Nur Mikroorganismen harrten noch an Thermalquellen am Meeresgrund aus.

Forscher vermuten, dass vor allem die Plattentektonik des Planeten diese langen Eiszeitalter auslöste: So drückte vor Beginn des aktuellen Eiszeitalters etwa die Kontinentalplatte Nordamerikas auf die Südamerikas und schloss damit die Meeresverbindung zwischen Pazifik und Atlantik. Die Meeresströmungen richteten sich neu aus. Auch die Luftzirkulation änderte sich, weil sich neue Gebirge auffalteten, wie zum Beispiel der Himalaja. Mehr feuchte Luft schwappte auf die Kontinente, sodass mehr Schnee und Eis entstand.

Die Meeresverbindung zwischen Pazifik und Atlantik schloss sich

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Während die Eiszeitalter selbst unregelmäßig entstehen, wechseln sich innerhalb eines Eiszeitalters die vergleichsweise kurzen Eiszeiten und Warmzeiten in verblüffender Regelmäßigkeit ab. Entweder alle 40 000 Jahre oder alle 80 000 bis 120 000 Jahre - im Takt der Wechsel der Erdbahnparameter. Denn die Erde verändert in periodischen Abständen die Neigung ihrer Achse gegenüber der Erdbahn, trudelt mit mal größeren, mal kleineren Radien wie ein Kreisel. Außerdem eiert sie in ihrer Bahn um die Sonne mal mehr, mal weniger stark bis hin zu einer Kreisform. All diese Parameter bestimmen, wie viel Sonnenstrahlung auf die Erde fällt.

Und wenn die Sonne im Sommer nur schwach auf die Nordhalbkugel scheint, beginnen Eiszeiten. So war es zumindest in der Vergangenheit. Am Höhepunkt der letzten Kälteperiode vor etwa 20 000 Jahren stießen Hunderte Meter hohe Eispanzer von Norden bis an den Telegrafenberg in Potsdam vor - dort, wo Andrej Ganopolski heute sein Büro hat. Auch die Alpen vereisten; im Alpenvorland sanken die Temperaturen im Jahresmittel unter minus drei Grad.