Vom Treibhaus zur Kältekammer

Das Erdsystem auf tektonischen Zeitskalen

Die langzeitliche Klimaentwicklung von Treibhaus- zu Kältekammerbedingungen während des Känozoikums (letzte ca. 65 Millionen Jahre) wurde bestimmt von schrittweisen Vereisungen der hohen Breiten. Auf diese Vereisungen geht unser heutiges Klima zurück, das gekennzeichnet ist von Kältepolen in Nord und Süd mit einem großen Temperaturgradienten vom Äquator zu den Polen. Das Känozoikum dient dadurch als geeigneter Prüfstand für die Entwicklung eines quantitativen, prozessbasierten Verständnisses der zugrundeliegenden Mechanismen, Rückkopplungen und Grenzwerte der globalen Klimaänderungen. Entsprechend zielt unsere Forschungsarbeit darauf ab, zwischen klassischen Hypothesen für die Vereisungen zu differenzen, die tektonische Vorgänge und damit einhergehende Veränderungen der Ozeanzirkulation bzw. sinkende CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre in Verbindung mit Schwankungen der Erdumlaufbahn annehmen.

Die Abbildung zeigt eine Land-Ozean-Konfiguration für das Mittlere Miozän (vor etwa 15 Millionen Jahren), wie sie in einem komplexen Erdsystemmodel verwendet wird. Hier werden beispielsweise Änderungen  ozeanischer Gateways wie des Pazifik-Atlantik-Durchlasses und der Verbindung zwischen Atlantik und Indischem Ozean über das Mittelmeer als ein entscheidender Faktor für die globale Klimaentwicklung während des Känozoikums (letzte etwa 65 Mio. Jahre) betrachtet.

Beispiele aus unserer Forschung

Niezgodzki, I., G. Knorr, G. Lohmann, J. Tyszka, and P. Markwick, 2017: Late Cretaceous climate simulations with different CO2 levels and subarctic gateway configurations: A model-data comparison, Paleoceanography, 32, doi: 10.1002/2016PA003055.

Stärz, M., W. Jokat, G. Knorr, and G. Lohmann, 2017: Threshold in North Atlantic-Arctic Ocean circulation controlled by the subsidence of the Greenland-Scotland Ridge, Nature Communications, 8, doi: 10.1038/ncomms15681.