Wenn das Treibhausgas Kohlendioxid steigt und den Globus erwärmt, wird das Eis der Antarktis anfälliger für Zyklen im astronomischen Maßstab, insbesondere die Neigung unseres Planeten, wenn er sich um seine Achse dreht.
Neue Forschungsergebnisse haben ergeben, dass die Eisdecke der Antarktis in mehr als 30 Millionen Jahren Geschichte am stärksten auf den Neigungswinkel der Erde um ihre Achse reagierte, wenn sich das Eis in die Ozeane erstreckt schmelzen. Die Wirkung der Neigung erreichte ihren Höhepunkt, als der Kohlendioxidgehalt ähnlich war wie von Wissenschaftlern für das nächste Jahrhundert prognostiziert, wenn der Mensch die Emissionen nicht unter Kontrolle bekommt.
Wenn der Kohlendioxidgehalt über 400 ppm steigt, wird das Klima empfindlicher für die Neigung oder Neigung der Erde, berichteten Forscher am 14. Januar in der Zeitschrift Nature Geoscience.
"Wirklich kritisch ist die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre", sagte der Co-Autor der Studie, Stephen Meyers, Paläoklimatologe an der Universität von Wisconsin, Madison.
Ein Szenario mit hohem Kohlendioxidgehalt und hohem Neigungswinkel könnte für das kilometerdicke Eis, das die Antarktis bedeckt, besonders verheerend sein.
Die Vergangenheit rekonstruieren
In etwa 40.000 Jahren neigt sich die Erdachse "wie ein Schaukelstuhl" hin und her, sagte Meyers. Gegenwärtig beträgt diese Neigung etwa 23,4 Grad, kann jedoch nur 22,1 Grad oder bis zu 24,5 Grad betragen.
Die Neigung ist wichtig, wann und wo Sonnenlicht auf den Globus fällt, und kann somit das Klima beeinflussen.
Um eine Geschichte darüber zu rekonstruieren, wie das Eis der Antarktis auf diese Neigung reagiert hat, verwendeten Meyers und seine Co-Autoren einige Informationsquellen über die Klimavergangenheit der Erde. Eine Quelle war Calciumcarbonat vom Meeresboden, das von einzelligen Organismen, den so genannten benthischen Foraminiferen, zurückgelassen wurde. Diese Organismen scheiden eine Kalziumkarbonatschale um sich herum aus und erfassen so eine globale, kontinuierliche Aufzeichnung der Chemie der Ozeane und der Atmosphäre.
Sedimentaufzeichnungen aus der ganzen Antarktis lieferten eine weitere Quelle der Klimageschichte - eine Spezialität des Studienkoautors und Paläoklimatologen Richard Levy von GNS Science und der Victoria University of Wellington in Neuseeland. Diese Sedimente, die in langen, säulenförmigen Kernen vom Meeresboden aus gebohrt wurden, enthalten ebenfalls Aufzeichnungen über die Vergangenheit. Ein Gletscher zum Beispiel wirft eine charakteristische Mischung aus Schlamm, Sand und Kies dort ab, wo er sich befindet. Diese Kerne liefern ein sehr detailliertes Bild davon, wo sich die Eisplatten einst befanden, sagte Meyers, aber es gibt Lücken in der Aufzeichnung.
Eiszyklen
Mit Daten aus beiden Quellen haben die Forscher eine Geschichte der Antarktis vor 34 bis 5 Millionen Jahren zusammengestellt. Die ersten großen Eisplatten in der Antarktis bildeten sich vor 34 Millionen Jahren, sagte Levy, und das ganzjährige Meereis wurde erst vor 3 Millionen Jahren zur Norm, als der Kohlendioxidgehalt unter 400 ppm fiel.
Von vor etwa 34 Millionen Jahren bis vor etwa 25 Millionen Jahren war das Kohlendioxid sehr hoch (600 bis 800 ppm), und der größte Teil des Eises der Antarktis befand sich an Land und nicht in Kontakt mit dem Meer. Der Eisvorschub und der Eisrückzug des Kontinents waren zu diesem Zeitpunkt relativ unempfindlich gegenüber der Neigung des Planeten, stellten die Forscher fest. Vor ungefähr 24,5 Millionen bis ungefähr 14 Millionen Jahren fiel das atmosphärische Kohlendioxid auf zwischen 400 und 600 ppm. Eisschilde drangen häufiger ins Meer vor, aber es gab nicht sehr viel schwimmendes Meereis. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Planet sehr empfindlich gegenüber der Neigung der Erdachse.
Vor 13 bis 5 Millionen Jahren sank der Kohlendioxidgehalt erneut auf 200 ppm. Das schwimmende Meereis wurde stärker hervorgehoben, bildete im Winter eine Kruste über dem offenen Ozean und wurde nur im Sommer dünner. Die Empfindlichkeit gegenüber der Neigung der Erde nahm ab.
Es ist nicht ganz klar, warum diese Änderung der Empfindlichkeit gegenüber Schrägstellung auftritt, sagte Levy gegenüber Live Science, aber der Grund scheint der Kontakt zwischen dem Eis und dem Ozean zu sein. In Zeiten hoher Neigung erwärmen sich die Polarregionen und die Temperaturunterschiede zwischen Äquator und Polen werden weniger extrem. Dies wiederum verändert die Wind- und Strömungsmuster, die weitgehend von diesem Temperaturunterschied abhängen, und erhöht letztendlich den Fluss von warmem Meerwasser zum Rand der Antarktis.
Wenn das Eis hauptsächlich an Land ist, berührt dieser Fluss das Eis nicht. Wenn die Eisplatten jedoch in Kontakt mit den Strömungen gegen den Meeresboden geerdet sind, ist der Fluss des warmen Wassers von großer Bedeutung. Schwimmendes Meereis scheint einen Teil des Flusses zu blockieren und die Neigung der Eisdecke zum Schmelzen zu verringern. Aber wenn der Kohlendioxidgehalt hoch genug ist, dass schwimmendes Meereis schmilzt, kann nichts diese warmen Strömungen aufhalten. Dann scheint die Neigung der Erde am wichtigsten zu sein, wie es vor 24,5 bis 14 Millionen Jahren geschah.
Diese Geschichte bedeutet Ärger für die Zukunft der Antarktis. Im Jahr 2016 stieg der Kohlendioxidgehalt in der Erdatmosphäre dauerhaft über 400 ppm. Das letzte Mal in der geologischen Geschichte der Erde, dass Kohlendioxid so hoch war, gab es in der Antarktis kein ganzjähriges Meereis, sagte Levy. Wenn die Emissionen so bleiben, wie sie sind, wird das Meereis ins Stocken geraten, sagte Levy, "und wir werden in eine Welt zurückkehren, die es seit Millionen von Jahren nicht mehr gibt."
"Die anfälligen Eisschilde auf Meeresbasis in der Antarktis werden die Auswirkungen unserer derzeit relativ hohen Neigung spüren, und die Erwärmung des Ozeans an den Rändern der Antarktis wird verstärkt", sagte er.
Am Montag (14. Januar) berichtete eine andere Gruppe von Forschern, dass die Schmelzrate der Antarktis bereits sechsmal höher ist als noch vor wenigen Jahrzehnten. Die Forscher fanden heraus, dass der Kontinent zwischen 1979 und 1990 etwa 40 Gigatonnen Eis pro Jahr verlor. Zwischen 2009 und 2017 verlor er durchschnittlich 252 Gigatonnen Eis pro Jahr.
Die Forscher untersuchen nun die kleinen Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenüber der Neigung der Erde, die in den drei breiten Mustern auftreten, die sie gefunden haben, aber die Hauptbotschaft ist bereits klar, sagte Levy.
"Das antarktische Meereis ist eindeutig wichtig", sagte er. "Wir müssen vorantreiben und Wege finden, um die Emissionsziele zu erreichen."
