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13. März 2010

Zurück in die Heißzeit

Der Mensch ist in einer Eiszeit groß geworden. Jetzt ist er drauf und dran sie zu beenden: eine kurze Klimageschichte der Erde/.

Stammtischgespräch im Treibhauszeitalter: "Dieses Gerede von der Erderwärmung. Von wegen immer wärmer. In diesem Winter war es doch wieder einmal richtig knackig kalt. Und überhaupt: Wen stört’s, wenn es wärmer wird? Das Klima war nie konstant. Warum denn die ganze Aufregung?"

Der Stammtisch-Klimatologe irrt. Er verwechselt Wetter und Klima. Der Winter in unseren Breiten mag lang und kalt sein, aber extrem kalt ist er nicht. Im Rest der Welt sieht es anders aus. Zu mild im Westen der USA, zu warm in den Tropen, melden die Meteorologen. Am Befund ändert sich also nichts: Der Planet heizt sich auf, das Klima ändert sich.

In einem hat unser Stammtisch-Klimatologe allerdings recht. Der Wandel des Klimas gehört tatsächlich zur Erde wie der Wechsel von Tag und Nacht. Doch wenn er wüsste, welche Klimawandel unser Planet schon erlebt hat und welche Folgen das hatte, dann würde er anders reden. Selbst wenn man sich nur die kleinen Schwankungen des Klimas während der vergangenen 10 000 Jahre anschaut: Auch sie hatten schon große Auswirkungen auf die Natur und die Zivilisation. Zur Zeit Christi Geburt zum Beispiel lebten die Menschen in der milden Klimaphase des sogenannten "Römischen Klimaoptimums". Seine langen Sommer und milden Winter begünstigten das Wachsen des römischen Imperiums. Damals waren unter anderem die Alpenpässe zu den Nordprovinzen ganzjährig passierbar geblieben. Zwischen dem 13. und 19. Jahrhundert dagegen froren die Menschen in der sogenannten "Kleinen Eiszeit". Ihre Kälte und Nässe lösten häufig Hungersnöte aus, die in manchen Gegenden mehr Menschen das Leben kosteten als die Pest. Und es ist wohl kein Zufall, dass die Verfolgung der Juden zeitgleich mit dem Wandel zu wesentlich kälteren Zeiten deutlich zunahm.

Und es ist sicher auch kein Zufall, dass der Höhepunkt der Hexenhysterie ausgerechnet in die kältesten Phasen der Kleinen Eiszeit um das Jahr 1600 herum fiel. In dieser Zeit fror der Bodensee durchschnittlich alle fünf bis zehn Jahre zu. Im ganzen 20. Jahrhundert war dagegen nur noch eine einzige "Seegfrörne" zu verzeichnen (1963). Und das alles ausgelöst durch eine kleine Abkühlung um durchschnittlich höchstens zwei Grad.

Als wahrscheinlichste Ursache des rauen Klimas gilt heute eine kleine Abschwächung der Sonnenaktivität in dieser Zeit. Andere Forscher dagegen deuteten die "Kleine Eiszeit" bereits als Vorbotin kommender kälterer Zeiten. Denn immerhin dauere die insgesamt doch ziemlich milde Warmphase, in der wir zur Zeit unser Leben genießen, nun schon etwa 12 000 Jahre lang an. In den Jahrhunderttausenden davor hatte jedoch meistens ein wesentlich kälteres Klima geherrscht mit Durchschnittstemperaturen, die rund fünf bis acht Grad tiefer lagen als heute. Und deshalb sei eine solche Kaltzeit früher oder später auch wieder zu erwarten.

Der Schweizer Forscher Luis Agassiz war einer der Ersten gewesen, der um das Jahr 1840 herum die geologischen Hinterlassenschaften aus wesentlich frostigeren Perioden richtig gedeutet hatte: Überall im nördlichen Alpenvorland stößt man auf Findlinge, also Gesteinsblöcke, die aus einer geologisch anderen Region stammen. Diese Felsbrocken waren von den Gletschern mitgeschleppt worden, die sich während der Kaltzeiten weit Richtung Norden vorgeschoben hatten. Und zwar nicht nur einmal. Während der vergangenen Jahrhunderttausende musste die sich langsam entwickelnde Menschheit immer wieder solche lang anhaltenden Kaltzeiten durchstehen. Zeugnis davon legen die arktischen und antarktischen Eispanzer ab. Forscher haben kilometerlange Eisstangen aus den Gletschern herausgebohrt.

Ihre einzelnen Abschnitte lesen sich wie ein historisches Dokument: Mittlerweile können wir auf diese Weise die Klimageschichte unseres Planeten immerhin schon rund 800 000 Jahre zurück verfolgen. Was die Forscher überraschte: Die Klimaschwankungen hatten einen mehr oder weniger regelmäßigen Rhythmus. Rund 80 000 Jahre lang war es jeweils ziemlich kalt gewesen, danach etwa 20 000 Jahre lang deutlich wärmer, danach wieder 80 000 Jahre Kälte – und so weiter.

Schon um 1920 herum hatte der serbische Forscher Milutin Milancovic die mutmaßlichen Gründe dieser regelmäßigen Klimaschwankungen erkannt: Sie hängen zusammen mit Änderungen der Form der Erdbahn und der Lage der Erdachse. Dadurch verändert sich auch die Einstrahlung des Sonnenlichts auf die Kontinente.
Und dadurch pendelte das Erdklima ziemlich regelmäßig hin und her. Zwischen langen Kaltzeiten, den sogenannten Glazialen, und kürzeren interglazialen Warmzeiten.

Doch auch während all diesen Warmzeiten – die aktuelle Warmzeit eingeschlossen – blieben mehr oder weniger große Flächen um den Nord- und Südpol herum stets von Eis und Schnee bedeckt. Eine Klimaperiode aber, in der zumindest die Polargebiete der Erde immer zugefroren bleiben, nennt man "Eiszeit". Mit anderen Worten: Die Erde befindet sich zur Zeit in einer generellen Eiszeit.

Sie begann vor etwa drei Millionen Jahren. Die gesamte Geschichte von Homo sapiens sapiens, dem doppelt-klugen Lebewesen, angefangen beim ersten Urmenschen in Afrika bis hin zu unserer heutigen überbevölkerten Erde, hat sich also abgespielt in einer Eiszeit der Erde. Auch die jüngste Erwärmung vor 12 000 Jahren beendete diese Eiszeit keinesfalls. Sie leitete vielmehr wieder einmal nur eine ihrer kurzen wärmeren Perioden ein. Und in dieser vorläufig letzten milden Warmzeit innerhalb der Eiszeit blühte die Menschheit auf zu ihrer heutigen Zivilisation und Kultur.

Mit gewaltigen Folgen: Wir verändern mehr und mehr die Natur. Zum Beispiel die Lufthülle der Erde. Vor allem die Menschen in den Industrieländern und aufstrebenden Nationen wie China und Indien verbrennen in Öfen, Kraftwerken und Motoren so viel Kohle, Erdöl und Erdgas, dass daraus jedes Jahr mehr als 30 Milliarden Tonnen des Gases Kohlendioxid in die Atmosphäre aufsteigen. Was das viele Kohlendioxid anrichtet, kann heute schon jedes Schulkind herunterbeten: Kohlendioxid versperrt der Wärmestrahlung der Erde den freien Austritt in den Weltraum. Dieser sogenannte Treibhauseffekt erwärmt die Erde umso stärker, je mehr Kohlendioxid in der Luft vorhanden ist.

Kohlendioxid war schon immer ein Bestandteil der Atmosphäre – zum Glück. Denn die Leuchtkraft der Sonne allein hätte nicht ausgereicht für ein mildes, lebensfreundliches Erdklima mit reichlich flüssigem Wasser. Nur der Treibhauseffekt einiger Spurengase in der Luft – allen voran Wasserdampf – konnte verhindern, dass die Erde ein vor Kälte starrender Eisplanet geworden ist. Und den zweitgrößten Beitrag zu dieser paradiesischen Treibhauswärme hat seit jeher das Kohlendioxid geliefert.

Auch bei den Klimaänderungen im Lauf der Erdgeschichte ist dieses Gas im Spiel. Zum Beispiel bei den Wechseln zwischen den Warm- und Kaltzeiten im Verlauf der jetzigen generellen Eiszeit: Immer wenn es wegen einer Schwankung der Erdbahn etwas wärmer wurde, stieg auch der CO₂-Gehalt der Luft an.

Als Ursache vermuten die Klimatologen ein Phänomen, das jeder von uns gut kennt: Wer kalten Sprudel trinkt, muss rülpsen. Denn wenn das Wasser sich im Magen erwärmt, kann es nicht mehr so viel Kohlensäure speichern – das Gas entweicht. Und genau so geht es auch den Meeren der Erde: Wenn sie sich erwärmen, zum Beispiel in einer der Warmzeiten, rülpsen sie gleichsam Kohlendioxid aus. Der dadurch steigende CO₂-Gehalt der Luft war also zunächst nicht die Ursache der Erwärmung, sondern deren Folge. Und zwar eine Folge mit Folgen. Denn der dadurch ebenfalls beförderte Treibhauseffekt verstärkte die einmal begonnene Erwärmung noch weiter: Je wärmer die Meere wurden, desto mehr Kohlendioxid stießen sie aus, desto stärker wurde der Treibhauseffekt, desto wärmer wurde es und so weiter – ein sich selbst verstärkender Kreislauf.

Aber wie viel Kohlendioxid war denn nun tatsächlich in der Luft seit dem Eintritt der Erde in ihre aktuelle Eiszeit? Auch dies verraten die Eisbohrkerne. Denn ihre kleinen Luftbläschen speichern immer noch Luft aus längst vergangenen Zeiten. Das Resultat ist alarmierend: Selbst während der wärmsten Phasen der aktuellen Eiszeit überschritt der Kohlendioxidgehalt der Luft nie eine bestimmte Schwelle. Unter jeweils einer Million Luftteilchen befanden sich niemals mehr als 280 Kohlendioxidteilchen, abgekürzt 280 ppm (parts per million). Und heute? Der CO₂-Gehalt ist mittlerweile bereits auf über 380 ppm angestiegen. Mit anderen Worten: Zumindest was die Menge des Treibhausgases Kohlendioxid anbelangt, haben wir die bis vor kurzem herrschende Eiszeit mit ihren kleinen Wechseln zwischen Warm- und Kaltzeiten bereits hinter uns gelassen. Wir sind auf dem direkten Weg in eine neue Heißzeit.

Der Rückblick in die weiter zurückliegende Vergangenheit – zurück in die Zeiten vor der jetzigen Eiszeit – zeigt, auf welches Klima wir wieder zusteuern könnten: Noch vor 70 Millionen Jahren trampelten die Dinosaurier über eine tropisch-warme Erde, die komplett eisfrei war. Solche Heißzeiten waren jedoch nicht die Ausnahme, sondern die Regel: Während mindestens 90 Prozent ihrer 4,6 Milliarden Jahre langen Geschichte ist die Erde ein heißer Tropenplanet mit wesentlich höheren Durchschnittstemperaturen als heute gewesen.

Und der Hauptverantwortliche für diese Heißzeiten war vermutlich immer das Treibhausgas Kohlendioxid. Ununterbrochen bliesen es die Vulkane der Erde in die Luft. Insbesondere in den dramatischen Zeiten, in denen ganze Kontinente auseinanderbrachen, stieg die Zahl der Vulkane stark an. So zum Beispiel vor rund 150 Millionen Jahren: Damals krachte der Riesenkontinent Pangäa auseinander. In der dünnen Erdkruste zwischen den auseinanderdriftenden Kontinenten Afrika und Nord- und Südamerika öffneten sich zahlreiche neue Vulkanschlünde. Auch diese neuen Vulkane spuckten unter anderem Kohlendioxid in die Luft. Und folgerichtig erlebte die Erde in der Folgezeit eine ihrer extremsten Heißzeiten. Sie ging erst vor einigen Millionen Jahren zu Ende mit der Eiszeit, in der wir uns zur Zeit –noch – befinden.

Die Klimaforscher wissen auch, warum es innerhalb der langen Heißzeiten immer wieder kürzere Eiszeiten gab: Der Lufthülle wurde mehr Kohlendioxid entzogen, als die Vulkane nachliefern konnten. Eine solche sogenannte Senke von Kohlendioxid wuchs zum Beispiel heran mit den weltweiten Wäldern, die sich während einer Heißzeit vor rund 300 Millionen Jahren auf der Erde ausbreiteten. Diese Wälder speicherten gigantische Mengen an Kohlenstoff. Und wie bei allen Pflanzen stammte dieser Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid, das die Bäume bei ihrem Stoffwechsel der Luft entnommen hatten.

Im Laufe der Jahrmillionen starben die Wälder ab, versanken im Erdboden und verwandelten sich in Kohle. Diese Bildung der Kohlelager hatte der Atmosphäre also viel Kohlendioxid entzogen. Und mit diesem Kohlendioxid verschwand auch die Hitze seines Treibhauseffekts. Logischerweise folgte der Entstehung der großen Kohlelager der Erde vor rund 250 Millionen Jahren eine Eiszeit.

Auch die Erdöl- und Erdgaslager speichern riesige Mengen an CO₂. Auch dieser Kohlenstoff stammt letzten Endes aus Kohlendioxid, das vorher als atmosphärisches Treibhausgas zur Erwärmung der Erde beigetragen hatte. In diesem Fall wurde das Kohlendioxid der Luft entnommen von zahllosen Kleinstlebewesen, ehe diese abstarben und sich in Erdöl und Erdgas verwandelten. Mit anderen Worten: Wie in der Kohle schlummert auch im Erdöl und Erdgas Treibhaushitze aus längst vergangenen Zeiten.

Vor etwa drei Millionen Jahren war der Kohlendioxidgehalt der Luft – nicht zuletzt wohl wegen der Bildung von Erdöl und Erdgas – wieder so tief gesunken, dass die Erde wieder einmal in eine Eiszeit geriet. Und bis vor kurzem blieb der Kohlendioxidpegel auch stets so niedrig, dass diese Eiszeit anhält bis heute. Doch was geschieht seit dem Beginn des Industriezeitalter? Die Menschen verbrennen Kohle, Erdöl und Erdgas. Innerhalb kürzester Zeit blasen wir also in die Atmosphäre wieder genau das Kohlendioxid zurück, das dem Planeten schon einmal eingeheizt hatte. Als ob dies nicht schon gefährlich genug wäre: Wir verbrennen gleich auch noch die bestehenden Tropenwälder mit dazu. Dabei gelangen natürlich ebenfalls riesige CO₂-Mengen in die Luft – was den Treibhauseffekt die Erde noch stärker werden lässt.

Zurück aus der Eiszeit in eine neue Heißzeit: Für die Erde wäre das nichts Neues. Aber für uns Menschen. Und auch für die meisten Tier- und Pflanzenarten. Sie haben sich entwickelt im großen Spiel der Evolution. Dabei haben sich Menschen, Tiere und Pflanzen genau angepasst an die herrschenden Bedingungen. Und eine dieser Bedingungen heißt seit drei Millionen Jahren: Eiszeit! Wenn sich das Klima ändert, dann herrscht folgerichtig Alarmstufe Rot für das irdische Leben. Vor allem dann, wenn es so schnell geht wie jetzt: Viel schneller, als es Vulkane jemals schafften, füllt der Mensch die Luft mit Kohlendioxid.

Darüber hinaus dürften früher oder später Effekte eintreten, die die Klimaforscher bis vor kurzem noch gar nicht so richtig beachtet haben und die sie deshalb auch kaum berücksichtigten in ihren Prognosen über die Stärke und Geschwindigkeit des Klimawandels: Ein Klimawandel lebt nicht von Kohlendioxid allein. Was sich zunächst wie eine Beschwichtigung anhört, entpuppt sich aber schnell als Steigerung der Gefahr: Wenn ein Anstieg des Kohlendioxidgehalts der Luft einen Klimawandel erst einmal eingeleitet hat, verstärkt und beschleunigt sich der Wandel ab einer bestimmten Schwelle selber.

Einen dieser Klimawandel-Verstärker haben wir schon am Werk gesehen bei den Wechseln von den Kalt- zu den Warmzeiten innerhalb der aktuellen Eiszeit: den "Kohlendioxid-Rülps-Effekt" der Meere.Ein anderer Klimawandelverstärker ist ein Effekt, den man Schneemann-Effekt nennen könnte: Auch im prallsten Sonnenlicht kann ein Schneemann lange überleben. Denn der weiße Schnee reflektiert das Sonnenlicht fast vollständig, so dass es den Schneemann kaum erwärmen und auftauen kann.

Dieser Effekt schützt auch die spiegelnden Eisflächen der Arktis und Antarktis vor schneller Erwärmung: Sie strahlen das Sonnenlicht fast vollständig zurück und bleiben deshalb eiskalt und gefroren. Aber nur so lange, bis sich die Luft erwärmt. Dann schmilzt das Eis. Doch je kleiner die Eisflächen, desto weniger Sonnenlicht wird abgestrahlt, desto wärmer wird es, desto schneller schmilzt das Eis. Und so geht das immer weiter.

Unter den Wissenschaftlern herrscht zwar eine große Unsicherheit darüber, ab welchen Schwellenwerten ein einmal begonnener Klimawandel sich selbst verstärkt und beschleunigt und damit unumkehrbar wird. Aber es ist schon sehr beunruhigend, in welchem Tempo in jüngster Vergangenheit die Prognosen angehoben werden mussten über den zu erwartenden Anstieg des Meeresspiegels schon während der kommenden Jahrzehnte.

Noch sind wir weit entfernt von einer eisfreien Heißzeit. Noch gibt es Eis auf der Erde. Auf Grönland, zum Beispiel. Aber es schmilzt dahin, viel schneller als erwartet. Allein schon das Abschmelzen der Eismassen über Grönland würde den Meeresspiegel um sieben Meter anheben. Es wäre sicher unklug, sich eine Immobilie in der Hamburger Hafencity zuzulegen. Oder in jeder anderen Hafenstadt der Welt.

Autor: Otto Wöhrbach