Eisbohrkerne und Tiefseebodenkerne liefern die besten verfügbaren Aufzeichnungen über Änderungen der globalen Temperatur und des CO2-Gehalts der Atmosphäre seit 800.000 Jahren. Die Daten zeigen eine deutliche Periodizität der globalen Temperaturen, von der angenommen wird, dass sie mit dem Milankovitch-Zyklus zusammenhängt.
Bereits 1920 schlug der serbische Mathematiker Milutin Milankovitch vor, dass feine Veränderungen der Erdumlaufbahn um die Sonne einen etwa 100.000 Jahre dauernden Eiszyklus erklären könnten, der aus geologischen Beweisen hervorgeht. Die Neigung der Erdachse schwankt leicht über einen Zyklus von 41.000 Jahren - die Exzentrizität der Erdumlaufbahn bewegt sich über einen Zyklus von 413.000 Jahren von fast kreisförmig zu elliptischer und wieder zurück - und überlagert, dass Sie nicht nur die Präzession der Äquinoktien haben, das heißt ein inhärentes Wackeln in der axialen Drehung der Erde über einen Zyklus von 26.000 Jahren, aber auch eine Präzession der gesamten Erdumlaufbahn über einen Zyklus von 23.000 Jahren.
Eiskerndaten zeigen eine grobe Übereinstimmung zwischen der Vereisung und der Synchronität dieser Umlaufzyklen. Obwohl sich die mittlere Menge der Sonnenstrahlung, die die Erde über den Zeitraum ihrer jährlichen Umlaufbahn erreicht, nicht wesentlich ändert, können die Änderungen der Umlaufbahn zu einer verstärkten polaren Abschattung und Abkühlung führen.
Sobald sich Eis von den Polen ausbreitet, kann sich eine positive Rückkopplungsschleife entwickeln - da mehr Eis die Albedo der Erdoberfläche erhöht und mehr Sonnenwärme zurück in den Weltraum reflektiert, wodurch die mittleren globalen Temperaturen gesenkt werden.
Es wird angenommen, dass das, was das Fortschreiten des Eises begrenzt, die Erhöhung des CO2 in der Atmosphäre ist - was an eingeschlossenen Luftblasen in den Eiskernen gemessen werden kann. Mehr Eisbildung führt zu weniger exponierter Landfläche für die Photosynthese und Verwitterung von Silikatgesteinen, um CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Je mehr Eis sich gebildet hat, desto mehr CO2 reichert sich in der Atmosphäre an. Dies führt zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen, wodurch die laufende Eisbildung begrenzt wird.
Natürlich ist das Gegenteil in einer Eisschmelzphase der Fall. Das Schmelzen des Eises folgt auch einer positiven Rückkopplungsschleife, da weniger Eis weniger Albedo bedeutet, was bedeutet, dass weniger Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum reflektiert wird und die globalen Temperaturen steigen. Aber auch hier wird CO2 zum limitierenden Faktor. Bei stärker exponiertem Land wird durch Photosynthese von Wäldern und Felsverwitterung mehr CO2 aus der Atmosphäre entnommen. Ein konsequenter Abfall des atmosphärischen CO2 kühlt den Planeten und begrenzt somit das laufende Schmelzen des Eises.
Aber da liegt das Problem. Wir befinden uns jetzt in einer Eisschmelzphase des Milankovitch-Zyklus, in der die Erdumlaufbahn näher am Kreis und die Neigung der Erde näher an der Senkrechten liegt. Der CO2-Gehalt sinkt jedoch nicht - zum Teil, weil wir viele Bäume und Wälder gefällt haben, zum größten Teil aber wegen der anthropogenen CO2-Produktion. Ohne den begrenzenden Faktor für den CO2-Rückgang, den wir in früheren Milankovitch-Zyklen gesehen haben, wird das Eis vermutlich einfach weiter schmelzen, wenn die Albedo der Erdoberfläche abnimmt.
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