IPCC Assessment-Report 4 6 Paleoclimate. IPCC Assessment-Report 4 6 Paläoklima Einleitung Prä-Quartär Glaziale & Interglaziale heutige Warmzeit letzte

IPCCAssessment-Report 4

6 Paleoclimate


6 Paläoklima

Einleitung

Prä-Quartär

Glaziale &Interglaziale

heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Paläoklima

• Veränderung des Klimasystems im Laufe der Jahrtausende

• Fortschritte in 1970er-Jahren

• Modelle um vergangenes Klima zu simulieren

• Testen der Klimamodelle


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Einleitung

Proxies:• Eisbohrkerne • Pollen• Baumjahresringe• Plankton• Sediment

• Nicht eine Methode/Proxy, sondern mehrere


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Einleitung

Rekonstruktion der Temperatur über:• Sauerstoffisotopenverhältnis• Stickstoffisotopenverhältnis• Magnesium/Calzium-Verhältnis• Strontium/Calzium-Verhältnis• …


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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Einleitung

Rekonstruktion der CO2-Konzentration:

• 2 Proxies: C-Isotopenverhältnisse in Böden und Salzwasser

• Bor-Isotopenverhältnis• Empirischer Zusammenhang zwischen

Poren auf Laub und CO2-Gehalt


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Datieren der Funde

• Schlechter je weiter zurück

• Methoden haben spezifische Perioden


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Datieren der Funde

Baumjahresringe:• auf Jahr/Jahreszeit genau• tausende Jahre zurück

Andere Proxies auf Jahr/Jahreszeit genau:• Korallen• Sedimente• Eisbohrkerne• …


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Datieren der Funde

Radiometrische Datierung:• Zerfallsraten natürlich vorkommender

Isotope• Isotopenverhältnis

• z.B. C14-Methode


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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Zeitabschnitte der Erdgeschichte

Quartär

Holozän10.000ya

Pleistozän

2,6mya

Neogen

23mya

Paläogen

65mya

Kreide

145myaJura

www.wikipedia.org


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


Quartär

Holozän10.000ya

Pleistozän

2,6mya

Neogen

23mya

Paläogen

65mya

Kreide

145myaJura

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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


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Einleitung

Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Mittleres Pliozän

• vor 3,3 bis 3 Millionen Jahren• Temperatur 2-3K über dem vor dem

industriellen Zeitalters (VIZA)• Kontinentalverteilung wie heute• CO2 360-400ppm (leicht höher als VIZA)• Meeresniveau 15-25m höher• weniger Vergletscherung• Land feuchter


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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Mittleres Pliozän

• Hohe Breiten: +10°C bis +20°C• 60°N: +5°C bis +10°C• Tropen: keine Erwärmung

könnte zeigen, dass höhere Breiten empfindlicher auf erhöhtes CO2 sind


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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Thermisches Maximum


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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Thermisches Maximum

mögliche Quellen des C:• Freisetzung von Gashydraten vom

Meeresboden• vulkanische Aktivität• Oxidation von Sedimenten

Kohlenstofffreisetzung ca. 1-2*1018 g C

etwa ähnliche Menge wie im nächsten Jahrhundert


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Prä-Quartär


heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


Quartär

Holozän10.000ya

Pleistozän

2,6mya

Neogen

23mya

Paläogen

65mya

Kreide

145myaJura

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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Glaziale und Interglaziale

Sedimente, Eisbohrkerne:• Abfolge von Glazial/Interglazial-Zeiten

• letzte 430.000 Jahren am Besten dokumentiert:– 100.000 Jahr Zyklen– andere Perioden


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Gründe für Glaziale und Interglaziale

Grund für die Änderung des Erdklimas:• Änderung der Energiebilanz - durch

1. Änderung der Einstrahlung2. Änderung der Albedo3. Änderung der Ausstrahlung


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


Milankovich-Zyklen:

Menge der Sommereinstrahlung auf NH ist ausschlaggebend für Eiszeit. Nächste Möglichkeit: in 30.000 Jahren

T…NeigungP…PräzessionE…Exzentrizität


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


• Neigung:– zwischen 22,05 und 24,5°– Periodizität von 41.000 Jahren– Jahreszeitenkontrast, gegensätzlicher Einfluss

hoher & niedriger Breiten

• Exzentrizität:– Periodizität von 400.000 und 100.000 Jahren– Einfluss auf Distanz Erde-Sonne

• Präzession:– Periodizität von 19.000 und 23.000 Jahren


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Glaziale/Interglaziale und Spurengase


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

niedrige CO2-Konzentration in Eiszeiten

• ungeklärt; Prozesse in Atmosphäre, Meer, Sedimente, Eis möglich

• Meer größter und schnell wechselnder (<100.000 Jahre) Kohlenstoffspeicher– fehlende biologische Aktivität im Meer

CO2 höher

– CO2 löslicher in kaltem Wasser


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


Hochaufgelöste Eisbohrkerne:• Antarktis-Temperatur beginnt einige

hundert Jahre vor CO2 zu steigen.

Nicht erkennbar, ob Beginn Erwärmung auf SH oder NH. Jedoch Unterschiede in Ausmaß und Stärke der stärksten Erwärmung (nicht in Phase, stärker in NH).


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


Keine Änderung der Beziehung zwischen antarktische Temperatur und CO2 in den letzten 650.000 Jahren

starke Kopplung

CO2-Gehalt änderte sich immer wieder. Etwa von 180ppm beim letzten Glazialen Maximum zu 265ppm im frühen Holozän.


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Beziehung zu Treibhausgasen heute


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


heutige Treibhausgaskonzentrationen so hoch wie seit 650.000 Jahren nicht

Radiative Forcing des industriellen ZA:• dominiert von CO2

• Magnitude ähnlich groß wie bei Wechsel glazial interglazial

jedoch:• startet von interglazial-Zeiten!• ein- bis zweimal schneller!(in Eisbohrkernen nichts Vergleichbares in den letzten 650.000 Jahren)


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


Durchschnittliche Zuwachsrate zwischen 1960 und 1999 war

CO2: 5-mal größer

CH4: 6-mal größer

N2O: 2-mal größer

als in jeder anderen 40-Jahre-Periode in den letzten zwei Jahrtausenden vor dem industriellen Zeitalter.


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

letztes glaziales Maximum

• startete vor 116.000 Jahren• Aufgrund von orbital forcing• Maximum vor 21.000 Jahren

• Landeis über großen Teilen Nordamerikas und Europa, niedriger Meeresspiegel

• Tundra weitete sich aus, tropischer Regenwald schrumpfte


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

letztes glaziales MaximumModellberechnungen für das letzte glaziale

Maximum in Relation zu 1750


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

letztes Interglazial

• 4 Interglaziale in den letzten 450.000 Jahren

• kürzestes: einige tausend Jahre• längstes: etwa 30.000 Jahre („Stage 11“)

Gründe für Stage 11:• geringe Exzentrizität• ähnliche CO2-Konzentration wie VIZA


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

letztes Interglazial130.000 - 116.000 Jahre• Temperaturanomalie zu heute (Sommer)• Eisbedeckung


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letzte 2000 Jahre

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abrupte Klimaänderungenthermohaline Zirkulation

Temperatur mittels N-Isotopen-Verhältnis

17 … 8: Dansgaard-Oetschger-Ereignisse

A4 … A1:antarktische Warmzeiten

H6 … H3:Heinrich-Ereignisse

Deposition


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letzte 2000 Jahre

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abrupte Klimaänderungen

Dansgaard-Oetschger-Ereignisse:• +8 bis +16K in Grönland innerhalb

weniger 10 Jahre, dann Abkühlung über Jahrhunderte

Heinrich-Ereignisse:• Eisberge Reduktion Salzgehalt, SST• Hunderte bis tausende Jahre, dann

Erwärmung in wenigen 10 Jahren


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letzte 2000 Jahre

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Meeresniveau


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letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Meeresniveau

Rekonstruktion des Meeresniveau bis zum letzten Interglazial:

• 4 bis 6m höher als heute

• aufgrund Schmelzen von Polareis

• Grönland nur zum Teil eisbedeckt 2 bis 4m Antarktis


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Die heutige Warmzeit

Temperaturen gegenüber dem vor-industriellen Zeitalter


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Event vor 8.200 Jahren

• abrupte Abkühlung von 2 bis 6°C in NH• Abfall von CH4-Konzentration

• atmosphärische Zirkulation verändert

• große Menge von Süßwasser aufgrund von Abschmelzen der Gletscher

• extrem schneller Ausbruch von etwa 1014m³ Süßwasser aus See Agassiz (Nordamerika)


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

heutige Warmzeit

Wann endet die heutige Warmzeit?

• nötig: Reduzierung der Sommereinstrahlung auf NH

• derzeit aber kleine Exzentrizität nicht in den nächsten 30.000 Jahren durch Treibhausgaskonzentration &

Schmelzen von Grönlandeis zusätzlich verzögert


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heutige Warmzeit

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Proxies


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Zusammenfassung

• Enge Beziehung Treibhausgase Klima• Anstieg Treibhausgaskonzentration sehr

wahrscheinlich beispiellos (zumindest letzte 16.000 Jahre)

• Treibhausgaskonzentration höher als seit 650.000 Jahren

• CO2 hat Eis-/Warmzeiten verstärkt, nicht ausgelöst

• Zeiten mit höherer CO2-Konzentration waren wärmer als heute


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Zusammenfassung

• in letzter Eiszeit 3 bis 5K kühler als Gegenwart • Erwärmung nach letzter Eiszeit 10mal langsamer

als aktuelle Erwärmung• in letzter Warmzeit 4 bis 6m höherer

Meeresspiegel• heutige Temperatur höher als in den letzten 500

Jahren, auf NH sogar als in den letzten 1300 Jahren

• in den nächsten 30.000 Jahren keine Eiszeit aufgrund von orbital forcing


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung


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heutige Warmzeit

letzte 2000 Jahre

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Viel Wissen, aber:• Mechanismen von abrupten

Klimaänderungen nicht genug verstanden• SH- und Tropen-Daten fehlen• Daten nicht komplett• Einfluss von anderen Parametern an

verwendeten Proxies

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