Potsdam - Forscher des Potsdam-Instituts für
Klimafolgenforschung (PIK) http://www.pik-potsdam.de haben mit
Computersimulationen gezeigt, dass die stochastische Resonanz vermutlich
eine auslösende Rolle bei der Berg- und Talfahrt des Klimas während der
letzten großen Eiszeit gespielt hat. Dies veröffentlichten die beiden
Forscher Andrey Ganopolski und Stefan Rahmstorf heute, Montag, in dem
Physical Review Letters.
Während der letzten großen Eiszeit, die vor 120.000 Jahren begann und vor
10.000 Jahren endete, gab es mindestens zwanzig abrupte und drastische
Klimawechsel. Diese so genannten D/O-Events (Dansgaard-Oeschger
Ereignisse) starteten mit einem plötzlichen Temperaturanstieg von sechs
bis zehn Grad Celsius innerhalb von nur ungefähr zehn Jahren. Die
Warmphasen hielten dann für Jahrhunderte an. Dies ist vor allem in den
nördlichen "Klimaarchiven" der Erde wie den grönländischen Eisbohrkernen
und den Tiefseeablagerungen des Atlantiks, dokumentiert. Die Auswirkungen
waren aber auch in anderen Teilen der Erde spürbar.
Wissenschaftler versuchten seit der Entdeckung dieser D/O-Events eine
Erklärung für den Zustand zu finden. Einen Anhaltspunkt gab dabei die
Regelmäßigkeit dieser Ereignisse: Sie treten meist alle 1.500 Jahre auf,
manchmal aber auch nur alle 3.000 oder 4.500 Jahre. Physiker sind mit
einem Mechanismus vertraut, der dieses Phänomen erklären könnte: die
stochastische Resonanz. Sie wird erzeugt, wenn drei Voraussetzungen
gleichzeitig eintreten: Ein periodischer Taktgeber (in diesem Fall von
1.500 Jahren), "Rauschen", das heißt in diesem Fall zufällige
Schwankungen im Wetter, sowie ein Schwellenwert, an dem das System von
einem Zustand in einen anderen springen kann.
Die beiden Forscher haben mit einem Computermodell des Weltklimas nun zum
ersten Mal gezeigt, auf welche Weise die stochastische Resonanz die
D/O-Ereignisse erzeugt haben könnte. Mit Simulationen konnten die
Wissenschaftler bereits im vergangenen Jahr die räumliche und zeitliche
Ausdehnung der D/O-Events und ihren Zusammenhang mit den herrschenden
Strömungsverhältnissen im Atlantik nachvollziehen. Die Temperaturen
innerhalb der letzten Eiszeit schnellten immer dann in die Höhe, wenn der
warme Golfstrom über Island hinaus bis ins Europäische Nordmeer vordrang.
Um das Strömungssystem in diesen Zustand zu bringen, reichten kleinste
Störungen aus. Das System befand sich damals offenbar dicht an der
Schwelle, wo es von seinem kalten Grundzustand in einen warmen kippen
konnte, die D/O-Events traten ein. Da dieser warme Strömungszustand aber
instabil war, gingen die Warmphasen nach einigen Jahrhunderten von selbst
vorüber.
Die Forscher zeigten nun, dass die stochastische Resonanz unter den
Bedingungen der letzten Eiszeit ein Auslöser für die D/O-Events gewesen
sein kann und erklären damit viele ihrer eigenartigen Merkmale. Mit dem
Ende der Eiszeit stabilisierten sich die Meeresströmungen und unter den
stabilen Klimabedingungen des Holozäns konnte sich die menschliche
Zivilisation entfalten. Ein großes Rätsel bleibt allerdings die Frage
nach dem Ursprung dieses Zyklus. Einige Forscher nehmen an, dass
Schwankungen in der Strahlungsintensität der Sonne dazu geführt haben.
Weitere Informationen:
http://www.pik-potsdam.de/~stefan/Publications/Journals/stochres.pdf
