Das Jahr 12.693 vor Christus war ein wichtiges Jahr für Grönland. Ein fiktiver Bewohner mit Zugang zu einem Chemielabor hätte vorhersagen können, dass sich das Klima auf der Insel fünf Jahre später schlagartig um zehn Grad Celsius erwärmen würde.
Seine Zeitgenossen hätten ihm den Vogel gezeigt, denn erst im Jahr 2008 nach Christus haben Forscher im Fachblatt Science (online) belegt, wie schnell und drastisch sich das Klima bisweilen ändert - binnen ein bis drei Jahren kann es umkippen.
Die Wissenschaftler aus neun Ländern haben einen Eisbohrkern so genau untersucht wie niemals jemand zuvor. Um etwas über das Klima der Vergangenheit zu lernen, treiben Forscher oft mit einem hohlen Bohrer Löcher durch Gletscher. Sie erhalten drei Meter lange Stangen, die so etwas wie Jahresringe enthalten: Schichten, zu denen sich der während einer Saison gefallene Schnee verdichtet.
Der sogenannte NGRIP-Eiskern aus der Mitte Grönlands ist 3085 Meter lang und umfasst 123.000 Jahre. Für die neue Studie haben sich die Klimaforscher die Periode von 13.500 bis 9000 vor Christus angeschaut - so detailliert, dass sie teilweise drei Proben pro Jahr analysieren konnten.
Heftige Klima-Umschwünge
Sie haben den eingeschlossenen Staub sowie verschiedene Atomvarianten im Eis untersucht. Aus der Konzentration eines seltenen, schweren Sauerstoff-Isotops konnten sie die Temperaturen ablesen, die Menge des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium zeigte Niederschläge an. "Das sind einmalig gute Daten", lobt Hans Joachim Schellnhuber vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung die Arbeit.
Besonders das Deuterium zeigte, wie das Klima dreimal scharf umgeschlagen ist und dafür nur ein bis drei Jahre gebraucht hat. Um das Jahr 12.693 herum begann eine Warmzeit, 10.897 folgte eine Kälteperiode und 9703 fing die heutige Warmzeit endgültig an.
Die Temperaturen veränderten sich bei der ersten Erwärmung kurz danach schnell, bei den anderen Umschlägen nahm die Wärme über 210 Jahre ab und stieg über 60 Jahre wieder an - um jeweils zehn Grad. Etwa zur gleichen Zeit veränderte sich der Staubgehalt des Schnees: Er nahm am Beginn der Warmzeiten jeweils stark ab.
"Der eigentliche Auslöser lag eher in tropischen Regionen", erklärt Dorthe Dahl-Jensen vom Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen, die an der Science-Arbeit beteiligt war. "Die Wüsten in China, aus denen der Staub stammt, wurden bei Beginn der Warmzeiten feuchter, weil sie ein verstärkter Monsun erreichte. Und der Wind, der den Wasserdampf für die Niederschläge nach Grönland bringt, kam nicht mehr aus dem tropischen Atlantik, sondern aus einer Region weiter im Norden."
Lahme Computer-Simulationen
Was sich in den Eiskernen widerspiegelt, war also eine globale Änderung der Luftströmung. Dieser Ablauf fasziniert Hans Joachim Schellnhuber: "Die Kollegen erzählen eine Geschichte, welche Prozesse auf dem Planeten zusammenwirken, wenn das Klima wechselt."
Die Aussagen von Dahl-Jensen und ihrem Team beleben eine aktuelle Debatte in der Klimaforschung. Es geht um die Frage, ob das Klima durch die augenblickliche, vom Menschen ausgelöste Erderwärmung plötzlich umschlagen könnte.
"Es gibt jetzt mehr Gründe anzunehmen, dass wir solche Kipppunkte in der Zukunft erreichen könnten", sagt Dahl-Jensen. Anfang des Jahres hatten Wissenschaftler um Schellnhuber nach einer Umfrage unter gut 50 Kollegen erklärt, solche plötzlichen und für 1000 Jahre unumkehrbaren Veränderungen seien in Grönland, am Amazonas und im Monsungebiet Südasiens möglich.
Allerdings enthält die neue Studie einen Wermutstropfen für die etablierte Klimaforschung. "Die bisherigen Computer-Simulationen können derart schnelle Veränderungen in der Vergangenheit nicht nachvollziehen", sagt Dahl-Jensen. Sie sieht ihre Studie als Herausforderung für die Entwickler solcher Programme. "Wir könnten ihren Prognosen besser vertrauen, wenn sie das noch schaffen."