Das Rätsel der globalen Temperaturentwicklung der letzten 8000 Jahre

Eines der aktuellen Themen in der Klimaforschung ist die Entwicklung der globalen Mitteltemperatur in den letzten mehreren tausend Jahren, dem Zeitraum vom sogenannten frühen und mittleren Holozän, von etwa 9000 bis vor 8000 Jahren, bis zum späten Holozän, der Zeit, in der wir leben. Geologische Rekonstruktionen der Entwicklung der globalen mittleren Jahrestemperatur in diesem Zeitraum ergeben widersprüchliche und rätselhafte Ergebnisse.

Eine Temperaturrekonstruktion, die hauptsächlich auf Ozeansedimenten basiert, zeigt warme Bedingungen im frühen bis im mittleren Holozän, gefolgt von einem Abkühlungstrend zum späten Holozän. Die andere Rekonstruktion auf der Grundlage von Pollendaten lässt jedoch eine globale Erwärmung bis etwa zum Beginn unserer Zeitrechnung erkennen. In einer neuen Studie, die kürzlich in Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigen Dr. Jürgen Bader, Wissenschaftler in der Abteilung "Das Land im Erdsystem" am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), und seine Kolleg*innen, dass sie in der Lage sind, die scheinbar gegensätzlichen Ansichten mit Hilfe von Klimamodellen in Einklang zu bringen.

Sie können zeigen, dass sowohl ein globaler Erwärmungsmodus als auch ein Abkühlungsmodus auftritt, wenn eine raum-zeitliche Analyse der simulierten jährlichen Temperaturschwankungen während des Holozäns durchgeführt wird. Der Erwärmungsmodus hängt hauptsächlich mit dem kombinierten Effekt eines kleinen, aber signifikanten Anstiegs der Treibhausgase um etwa 20 ppm und dem vom Breitengrad abhängigen Trend der mittleren jährlichen Sonneneinstrahlung zusammen, die durch kleine Veränderungen in der Erdumlaufbahn um die Sonne hervorgerufen werden. Der Erwärmungsmodus ist in den Tropen am stärksten ausgeprägt. Der simulierte Abkühlungsmodus - ähnlich dem globalen Abkühlungstrend in einer Rekonstruktion - wird durch Veränderungen im jahreszeitlichen Zyklus des arktischen Meereises bestimmt, die durch orbitale Variationen und Vulkanausbrüche erzwungen werden. Dieser Modus betrifft vor allem die arktischen, nordatlantischen und eurasischen Regionen. Der Erwärmungsmodus dominiert im mittleren Holozän, während der Abkühlungsmodus im späten Holozän die Oberhand gewinnt. Darüber hinaus ergibt die gewichtete Summe der beiden Modi die simulierte globale Temperaturtrend-Entwicklung während des Holozäns. Experimente mit verschiedenen externen Einflussfaktoren zeigen einen substantiellen Effekt der höherfrequenten Variabilität der externen Einflussgrößen - wie z.B. der Vulkane - auf die Trendentwicklung der globalen Temperatur im Holozän.

Die Ergebnisse liefern wertvolle Hinweise für die Interpretation geologischer Aufzeichnungen, die zur Abschätzung vergangener Klimaveränderungen dienen. Diese wiederum tragen zum Verständnis der Umweltveränderungen bei, in denen sich menschliche Zivilisationen entwickelten.

 

Bildunterschrift: Der simulierte Abkühlmodus in der transienten Simulation des Holozäns. Zweite Hauptkomponente der räumlichen empirischen orthogonalen Funktion (EOF) (a) und der zugehörigen normalisierten geglätteten Zeitreihe (PC) (b) basierend auf der simulierten Jahresmitteltemperatur in 2 m Höhe unter Verwendung der MPI-ESM-Daten.

Originalpublikation:
Bader, J. J. Jungclaus, N. Krivova, S. Lorenz, A. Maycock, T. Raddatz, H. Schmidt, M. Toohey, C.-J. Wu and M. Claussen (2020) Global temperature modes shed light on the Holocene temperature conundrum. Nature Communications 11, 4726. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18478-6

Kontakt:
Dr. Jürgen Bader
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: juergen.bader@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Johann Jungclaus
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: johann.jungclaus@we dont want spammpimet.mpg.de