Wie Heinrich-Ereignisse das Eiszeit-Klima beeinflussten

Eisgeschwindigkeiten und Änderung der Meereiskonzentration während des Abrutschens des Eisschildes. Über dem Ozean zeigen Farben die Änderung der Meereiskonzentration verglichen mit der Zeit vor dem Ereignis. Die schwarzen Isolinien markieren 15 % Meereiskonzentration vor dem Ereignis. Vertikale Überhöhung: 100. Zur Orientierung wird in eisfreien Gebieten die Topographie angezeigt.

Ein Team von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen um Dr. Florian Ziemen aus der Abteilung "Ozean im Erdsystem" am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) hat festgestellt, dass Heinrich-Ereignisse - Klimaschwankungen in der Eiszeit - durch die Abfolge von zwei Mechanismen verursacht wurden: durch das Kalben von Eisbergen, das die Ozeanzirkulation beeinflusste, und durch Höhenverluste des Laurentischen Eisschildes, die die Atmosphärenzirkulation beeinflussten. Durch die Verwendung einer neuartigen Modellkonfiguration waren sie in der Lage, das Zusammenspiel der Effekte zu untersuchen und erstmals die Abfolge der beiden Effekte in einer Simulation zu beobachten.

Während der letzten Eiszeit überquerten mehrmals gigantische Mengen von Eisbergen den Atlantik von Kanada in Richtung Spanien. Diese Ereignisse heißen Heinrich-Ereignisse und spielen eine wichtige Rolle für die Klimavariabilität von Eiszeiten. Sie wurden durch eine Instabilität des Laurentidischen Eisschildes verursacht. Dieser bedeckte das heutige Kanada mit einer Eisdicke von etwa 4 km. Sechs Mal während der letzten 100.000 Jahre wurde er instabil. Dann rutschte eine gigantische Eismasse in den Atlantik. Beim Erreichen des Ozeans bildete sie Eisberge in der Gegend der Hudsonstraße. Diese segelten über den Atlantik und schmolzen dabei. Die Wissenschaftler*innen stellten fest, dass die dramatischen Klimaveränderungen während dieser Ereignisse aus zwei Phasen bestehen. Zuerst wurde die meridionale Umwälzzirkulation geschwächt, was das Klima in Europa abkühlte, dann verlängerten kältere Winde diese Abkühlung:

Das Schmelzen des Eises im Ozean setzte Süßwasser frei. Dieses hat eine geringere Dichte als das Meerwasser. Das weniger dichte Süßwasser bildete eine Art Deckel auf dem Ozean und schwächte das Absinken von dichten Wassermassen im Nordatlantik. Dadurch wurde die meridionale Umwälzzirkulation geschwächt. Mit der Zirkulation schwächte sich auch der Wärmetransport in den Norden ab, was zu einer Abkühlung in Europa führte. Das Abrutschen des Eises in den Ozean senkte auch die Oberfläche des Eisschildes ab. Dadurch konnte der Wind einen weiter nördlichen Weg nehmen, und dadurch die Abkühlung in Europa verlängern.

Diese Studie wurde durch die Entwicklung eines voll-gekoppelten Eisschild-Klima-Modells möglich. Diese Modelle sind noch sehr neu und werden nur selten für so lange Simulationen genutzt. Traditionell werden Studien des Süßwassereffektes auf den Ozean mit Modellen ohne Eisschild-Komponente durchgeführt, und vernachlässigen den Effekt der Höhenänderungen. Eine frühere Studie mit einem gekoppelten Eisschild-Klima-Modell, die die Bedeutung der Höhenänderungen zeigte, unterdrückte einen großen Teil der Ozean-Effekte, da sie dem Ozean nicht genug Zeit gab, um auf die Süßwasserfreisetzung zu reagieren (Roberts et al., 2014). In der neuen Studie wurden zum ersten Mal sowohl der Effekt auf die Atmosphäre als auch der auf den Ozean adäquat in einer Simulation repräsentiert, wodurch die Untersuchung der Abfolge der Effekte ermöglicht wurde.

 

Originalveröffentlichung
Ziemen, F., Kapsch, M.-L., Klockmann, M., & Mikolajewicz, U. (2019). Heinrich events show two-stage climate response in transient glacial simulations. Climate of the Past, 15, 153-168. doi:10.5194/cp-15-153-2019.

 

Mehr Informationen
Roberts, W. H., Valdes, P. J., and Payne, A. J. (2014). Topography's crucial role in Heinrich Events, Proc Natl Acad Sci U S A, 111, 16688-16693. doi:10.1073/pnas.1414882111.

 

Kontakt
Dr. Florian Ziemen
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 136
E-Mail: florian.ziemen@we dont want spammpimet.mpg.de


Uwe Mikolajewicz
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 243
E-Mail: uwe.mikolajewicz@we dont want spammpimet.mpg.de