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Alle sprechen vom Wetter. Darüber, wie es werden wird, gibt es derzeit mehr Voraussagen als je zuvor. Aber was wissen wir über Klimaschwankungen vor 500 oder vor 5000 Jahren? Wie können wir überhaupt etwas über die Geschichte des Wetters herausfinden? Schließlich: Wie haben sich die Klimaschwankungen der Vergangenheit auf den Menschen, seine Lebensweise und seine Kultur ausgewirkt?

Der Historiker Wolfgang Behringer erschließt uns in einem faszinierenden Streifzug, was wir über Klimaänderungen und ihre kulturellen Konsequenzen vom Holozän bis ins 21. Jahrhundert wissen. Er führt uns ein in die historische Forschung zur Klimaentwicklung und zeigt uns, welche Schwankungen es gab und wie sie das Fortkommen des Homo sapiens behinderten oder beförderten. Sein spannendes Buch führt uns plastisch vor Augen, mit welchen Schwierigkeiten, manchmal aber auch mit welch angenehmen Wetterepochen unsere Vorfahren konfrontiert waren und wie sie damit umgingen. Das lehrt uns nicht zuletzt Mut zu fassen, den Klimawandel als die Herausforderung unserer Gegenwart zu begreifen und in einem besseren Sinne als bisher zu beeinflussen.

Über den Autor

Wolfgang Behringer, geb. 1956, ist Professor für die Geschichte der Frühen Neuzeit an der Universität des Saarlandes. Bei C.H.Beck sind von ihm u.a. erschienen: Hexen. Glaube, Verfolgung, Vermarktung (⁶2015) und Tambora und das Jahr ohne Sommer. Wie ein Vulkan die Welt in die Krise stürzte (2015).

Inhalt

Vorwort zur 5. Auflage

Seit der Erstausgabe dieses Buches haben sich einige tagespolitische Bezüge verändert. George Bush wurde als amerikanischer Präsident durch einen Nachfolger abgelöst, der Umweltfragen gegenüber aufgeschlossener ist. In der internationalen Klimapolitik hat sich dies freilich noch nicht niedergeschlagen. Das Scheitern des «Weltklimagipfels» in Kopenhagen im Dezember 2009 (Conference of the Parties bzw. COP 15) ist wesentlich darauf zurückzuführen, dass der neue US-Präsident Barack Obama (geb. 1961) nicht mehr zu bieten hatte als freundliche Worte. Das Ziel einer verbindlichen Klimapolitik für die Zeit nach dem Auslaufen des Kyoto-Protokolls 2012 wurde verfehlt. Immerhin wurde bei dem Treffen mit über 16.000 Teilnehmern aus 190 Staaten in der «Übereinkunft von Kopenhagen» (Copenhagen Accord) von den meisten Staaten anerkannt, dass es wünschenswert sei, die Erderwärmung auf weniger als 2 Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Der Konsens über die Gefahren, die sich aus der Globalen Erwärmung ergeben, hat sich damit verbreitert. Auch ist der Umgang mit dem Klimawandel kreativer geworden. Neben den Gefahren werden inzwischen auch die neuen Möglichkeiten etwa bei der Erschließung von Bodenschätzen sichtbar. Der frühere Vizepräsident der Weltbank Nicholas Stern (geb. 1946) hat vorgerechnet, dass die Kosten der Globalen Erwärmung beziffert werden können und sich ein frühzeitiges Gegensteuern ökonomisch rechnet.[1]

Das Intergovernmental Panel on Climatic Change (vgl. zum IPCC S. 254–264) hat zusammen mit Al Gore den Friedensnobelpreis des Jahres 2007 erhalten für seine erfolgreichen «Bemühungen, mehr Wissen über den vom Menschen verursachten Klimawandel zu schaffen und öffentlich zu verbreiten, und um die Grundlage für Maßnahmen zu legen, die dazu taugen, diesem Wandel entgegenzuwirken». In die Kritik geraten sind dagegen die Methoden einiger übermotivierter Klimaforscher (vgl. dazu S. 11–15, 103 und 286–288). Im November 2009 wurde aus Briefwechseln der Climate Research Unit (University of East Anglia) deutlich, dass Zahlen manipuliert und die Regeln des Freedom of Information Act verletzt wurden.[2] Wegen des Climategate genannten Skandals wurde der Leiter der Institution Phil D. Jones (geb. 1952) suspendiert. Auch gegen den amerikanischen Klimaforscher Michael Mann wird wegen Verdachts auf Manipulation der Öffentlichkeit von seiner Universität ermittelt.[3] Dem Vorsitzenden des IPCC Rachendra Pachauri wurde 2010 nachgewiesen, dass er mit falschen Daten über das baldige Abschmelzen der Himalaya-Gletscher Forschungsgelder erschwindelt hat. Diese Daten wurden auch Bestandteil des jüngsten IPCC-Reports.[4] Forderungen nach Rücktritt und nach einer grundlegenden Reform des Weltklimarats kommen sogar aus dem Kreis des Nobelpreiskomitees.[5] Die Offenlegung der Daten und die freie Diskussion der Ergebnisse sollten eigentlich selbstverständlich sein.[6]

Das Anliegen dieses Buches bleibt erhalten. Zunächst wird gezeigt, wie stark die Schwankungen des Klimas in der Geschichte unseres Planeten waren und worauf sie beruhen; dann, wie sensibel die menschliche Gesellschaft bereits auf geringe Veränderungen der Durchschnittstemperaturen oder der Niederschlagsmuster in der Vergangenheit reagiert hat; schließlich, dass die Art der Reaktion weniger eine Funktion der physikalischen Messdaten als der menschlichen Kultur und ihrer Interpretationsmuster war. Um dies zu verstehen, brauchen wir eine Kulturgeschichte des Klimas. Wer die Variabilität des Klimas und die Elastizität der kulturellen Reaktion kennt, kann die Klimadiskussionen unserer eigenen Zeit besser verstehen. Zur Verfremdung der Diskussion um die Globale Erwärmung dienen die gut dokumentierten Reaktionen auf die Abkühlungsphase der Kleinen Eiszeit und die Geschichte der Vorhersagen einer neuen großen Eiszeit und der dagegen zu treffenden Maßnahmen, die noch in den 1960er und 1970er Jahren die Öffentlichkeit bestimmt haben (S. 246–252). Schließlich wird die Geschichte der Diskussionen um die Globale Erwärmung und die Entwicklung des Weltklimarats bis zur Gegenwart nachgezeichnet.

Neben dem Vorwort wurde auch die Literaturauswahl für diese Neuauflage auf den neuesten Stand gebracht. Korrekturen wurden stillschweigend vorgenommen. Den Lesern sei für ihre kritische Lektüre, ihre zustimmenden Briefe und ihre Anregungen gedankt.

Einleitung

Ausgangspunkt unserer Untersuchungen ist ein dreigeteiltes Diagramm aus dem ersten Bericht des Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) aus dem Jahr 1990. Es zeigt sehr schön die Wandelbarkeit des Klimas in der letzten Million Jahre. Das oberste Diagramm zeigt den Temperaturverlauf während des Eiszeitalters: Die wenigen kurzen Interglaziale, in denen es wärmer war als heute, erscheinen als kostbare Ausnahme und suggerieren die Verletzlichkeit unserer Modernen Warmzeit. Die gestrichelte Linie repräsentiert den Mittelwert der Normalperiode von 1961–1990. Das mittlere Diagramm zeigt die geringeren Temperaturschwankungen während der letzten 10.000 Jahre, also nach dem Ende der letzten großen Kaltzeit. Das klimatische Optimum lag demnach vor etwa fünf- bis sechstausend Jahren, das entspricht dem 4. Jahrtausend vor Christus. Das unterste Diagramm zeigt den Temperaturverlauf der letzten 1000 Jahre. Wir sehen darauf das hochmittelalterliche Optimum in Kontrast zur Kleinen Eiszeit sowie nach 1900 Anzeichen einer neuen Erwärmung, die aber bis 1990 bei weitem nicht den Wert des Hochmittelalters, geschweige denn den des Temperaturmaximums des Holozäns, erreicht.

Für viele Betrachter war dieses Szenario verwirrend genug, denn nach Jahrzehnten, in denen viele von einer grundsätzlichen Stabilität des Weltklimas ausgegangen waren oder sogar angenommen hatten, dass Gaia – die Erdgöttin des James Lovelock – alle Störungen von selbst ausgleichen werde,[1] kam die Darstellung einer solchen Wechselhaftigkeit überraschend. Andere fühlten sich in ihren Ansichten auch bestätigt, denn in den 1960er Jahren hatte es – nach einigen kühlen Jahren – eine heftige Debatte über eine kommende globale Abkühlung gegeben. Manche Klimaforscher sahen in diesen Graphiken hingegen eine Verharmlosung ihrer jüngsten, alarmierenden Erkenntnisse. Denn bereits seit den späten 1970er Jahren stand nicht mehr Abkühlung, sondern globale Erwärmung auf ihrer Agenda: Global Warming. Und dieser Aspekt kam auf den Diagrammen des IPCC von 1990 eindeutig zu kurz. Sie ließen eine Erwärmung nach all der Kälte geradezu als wünschenswert erscheinen, während eine wachsende Mehrheit von Klimaforschern wegen Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre in der kommenden Erwärmung eine große Gefahr sah. Diese sorgten dafür, dass die graphische Darstellung der Klimageschichte im nächsten großen Bericht völlig anders aussah.

Abb. 1 Das Märchen vom Gleichgewicht des Klimas wurde bereits im ersten Klimareport des IPCC von 1990 widerlegt. Sowohl auf der Ebene der letzten Jahrmillion, als auch der letzten 12.000 Jahre, als auch der letzten 1000 Jahre finden wir einen ständigen Wechsel von Kalt- und Warmzeiten.

Die Bedeutung des Hockeyschlägers

Im Juli 2005 eröffnete die Fachzeitschrift Nature ihr Heft mit der Meldung, der texanische Kongressabgeordnete Joe Barton (geb. 1949), Mitglied der Republikanischen Partei und Vorsitzender eines Committee on Energy and Commerce, fordere im Namen der Steuerzahler Rechenschaft über die Forschungen dreier Klimaspezialisten. Er verlange Auskünfte über den wissenschaftlichen Werdegang, ihre Finanzierung sowie Zugang zu ihren Daten und Computerprogrammen.[2] Bereits früher hatte Barton dieselben Wissenschaftler wegen angeblich fehlerhafter Methoden im Wall Street Journal gezielt angegriffen. Ihre Arbeit hatte den Abschlussbericht des Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) aus dem Jahre 2001 beeinflusst, der die Umweltpolitik der Bush-Administration an den Pranger gestellt hatte.[3]

Die Welt der Wissenschaft sah die Freiheit der Forschung in Gefahr. Denn seit dem Ende der Präsidentschaft Bill Clintons (r. 1993–2001) war wiederholt politischer Druck auf Wissenschaftler in Bundesbehörden ausgeübt worden.[4] Wegen ihrer kompromisslosen Haltung geriet die Klimaforschung zwischen die Fronten der Parteipolitik. Der kalifornische Abgeordnete Henry Waxman von den Demokraten forderte Barton auf, seine Briefe zurückzuziehen. Die Klima-Experten erhielten Schützenhilfe von amerikanischen und internationalen Wissenschaftsinstitutionen, etwa der National Science Foundation, der American Association for the Advancement of Science, vom Präsidenten der National Academy of Sciences und auch von der europäischen Geophysikalischen Union.

Im Auge dieses politischen Hurrikans standen die Urheber der «Hockeystick Theory», die Klimaforscher Michael Mann (Pennsylvania State University), Raymond S. Bradley (University of Massachussetts) und Malcolm K. Hughes (University of Arizona), die 1998 eine Arbeit über die globale Erwärmung der letzten 600 Jahre vorgestellt hatten. Sie behaupteten darin, dass die 1990er Jahre im Durchschnitt wärmer gewesen seien als jedes Jahrzehnt in den vergangenen sechs Jahrhunderten, und dass diese globale Erwärmung «anthropogen» sei, zurückzuführen auf die von Menschen verursachten Treibhausgase.[5] Ihre Klimakurve war zunächst nicht weiter überraschend, denn der längste Teil dieses Zeitraums war durch die globale Abkühlung der Kleinen Eiszeit gekennzeichnet. Doch kurz vor den Millenniumsfeiern verlängerten die Klimaforscher ihre Zeitachse um weitere vier Jahrhunderte in die Vergangenheit. Damit umfasste sie das hochmittelalterliche Klima-Optimum, eine der wärmsten Zeiten der jüngeren historischen Vergangenheit. Die Klimakurve der letzten 1000 Jahre besaß die Form eines Hockeyschlägers: Über 900 Jahre habe sich wenig getan, bevor im späten 20. Jahrhundert die Temperaturkurve steil nach oben zeigt. Wir hätten es damit mit einer in der bisherigen Geschichte beispiellosen globalen Erwärmung zu tun. Symbol dieser Sichtweise wurde die Form des Hockeyschlägers.[6]

Klimageschichte als Politikum

Der Streit um die Hockeyschläger-Kurve nahm seit 2001 beinahe religiöse Qualität an. Von ihren Verfechtern wurde sie zum wichtigsten Argument für die Unterzeichnung des Kyoto-Protokolls erhoben, mit dem sich 36 Industriestaaten vier Jahre zuvor zur Abgasreduzierung verpflichtet hatten. Zum Zeitpunkt des Streites ging es um die Ratifizierung des Protokolls, die erst im November 2004 mit Russland abgeschlossen werden konnte. Im Februar 2005 traten die Vereinbarungen zur Abgasreduzierung und zum Emissionshandel im Zeitraum 2008–2012 in Kraft. Von den Industriestaaten blieben Australien und die USA, der weltweit größte Emittent von Klimaschadstoffen, der Vereinbarung fern.[7] Das Kyoto-Protokoll war allerdings bereits vor Erscheinen der Hockeyschläger-Kurve beschlossen worden, vor allem aufgrund der älteren IPCC-Berichte von 1990 und seinem update von 1996.[8]

Der Streit hält an. Da jede Seite sich im Besitz der Wahrheit wähnt, werden die jeweiligen Gegner als bezahlte Agenten hingestellt. Die Kohle- und Ölindustrie, mit der die Bush-Administration in engen Beziehungen steht, hält wenig von einer Kosten treibenden Reduzierung von Abgasemissionen und unterstützt unternehmensfreundliche Wissenschaftler mit Forschungsaufträgen. Robert F. Kennedy jr. (geb. 1954), ein Neffe des großen Präsidenten, sprach von «einer kleinen Armee von der Industrie bezahlter Scharlatane».[9]

Abb. 2 Das Klima der letzten 1000 Jahre als Hockeyschläger: Im IPCC-Bericht von 2001 werden frühere Temperaturschwankungen eingeebnet, indem hohe aktuelle Messwerte den rekonstruierten Proxydaten aus früheren Jahrhunderten entgegen gehalten werden.

Natürlich funktioniert der Korruptionsvorwurf auch in der anderen Richtung, denn die akademischen Arbeitsgruppen besitzen ein vitales Interesse an der Alimentierung ihrer Forschungen und ihrer Forschungsinstitute. Paul Andrew Mayewski, der wissenschaftliche Leiter des bahnbrechenden Eiskernbohrprojekts GISP2, gibt in seiner Darstellung der Paläoklimaforschung zu, dass Klimaforscher keine unparteiischen Wissenschaftler seien, sondern persönliche Anliegen verfolgen und sie über Seilschaften und Pressure Groups durchsetzen. Es geht um Karrieren, um Geld und um Macht.[10]

Die Unterstellung, Klimaforscher kämen aus finanziellen Gründen zu ihren Forschungsergebnissen, dürfte jedoch kaum haltbar sein. Eher schon entspringen manche Äußerungen einer kalkulierten Übertreibung. So sagte Stephen H. Schneider (University of California, Stanford), Mitautor des IPCC-Reports von 2001 und einer der frühen Propagandisten der Globalen Erwärmung,[11] in einem Interview: «Um die öffentliche Aufmerksamkeit zu erringen, müssen wir erschreckende Szenarien entwerfen und mit vereinfachten und dramatischen Stellungnahmen in die Offensive gehen.»[12] Doch solche Auffassungen vertritt nur eine Minderheit der Klimaforscher.

Abb. 3 Der Alarmismus mancher Klimaforscher ist Vielen nicht geheuer. Die These von der anthropogenen Erwärmung wird als Waffe im Kampf um Forschungsmittel interpretiert. Götz Wiedenroth, Zweierlei Standpunkte, zweierlei Rentabilität. Karikatur von 2005

Apokalyptische Szenarien sind ebenso kontraproduktiv wie die Stigmatisierung von Kritikern des Hockeysticks als «Klimaleugner».[13] Doch die Existenz des Klimas leugnet niemand. Die Frage, ob sich das Klima tatsächlich ändert, ist mittlerweile entschieden. Über die zweite Frage, ob diese Veränderung allein auf natürliche Prozesse zurückgeht oder auch durch menschliche Einflüsse bewirkt wird, also «anthropogen» ist, herrscht heute ebenfalls weitgehender Konsens. Zurückhaltung muss nur geübt werden, weil niemand in die Zukunft blicken und Wissenschaft kaum jemals absolute Sicherheit erzielen kann. Die Blamage mit der Vorhersage eines Global Cooling in den 1960er Jahren dient dabei als Warnung. Weil aber genügend Indizien und Modellrechnungen vorliegen, gelten die Tatsache einer globalen Erwärmung in der Gegenwart und anthropogene Anteile daran als «sehr wahrscheinlich».[14] Weniger eindeutig ist die Frage zu beantworten, wie hoch der anthropogene Anteil am Global Warming zu bemessen ist.

Die Beantwortung der Frage «anthropogen oder natürlich» ist eigentlich zweitrangig, wenn man die Erwärmung kurz- oder mittelfristig gar nicht aufhalten kann. Sie spielt allerdings bei der Diskussion einer angemessenen Reaktion auf den Klimawandel eine Rolle. Dabei zeigen Klimaforscher inzwischen größere Vorsicht im Umgang mit der Öffentlichkeit.[15] Der Glaubenskrieg um den Hockeyschläger hat vorübergehend sogar die Akzeptanz des IPCC-Berichts gemindert und «eine Krise der Glaubwürdigkeit der Klimaforschungs-Studien» ausgelöst. Allerdings ändert dies nichts am Konsens über den Klimawandel unter den Klimaforschern.[16]

Aufbau des Buches

Gerade wenn man sich besonders für die letzten Jahrhunderte oder gar nur für unsere Gegenwart oder die Zukunft interessiert, ist es notwendig, in längeren Zeiträumen zu denken. In Kapitel (1) sollen Vorklärungen getroffen werden, die zum Verständnis der späteren Argumente notwendig sind. Hier geht es (a) um die Frage, woher wir unser Wissen beziehen, (b) um die Mechanismen natürlicher Klimaänderungen und (c) um die Entwicklung des Paläoklimas von der Entstehung unseres Planeten bis zum Ende der geologischen Jetztzeit.

Kapitel (2) behandelt das Klima zur Zeit des Homo sapiens sapiens, von der letzten großen Eiszeit bis zur Warmzeit des Hochmittelalters. Im Unterschied zum ersten ist es chronologisch aufgebaut. Zunächst haben wir es noch mit einem Abschnitt von annähernd 1.000.000 Jahren zu tun, am Ende mit Perioden von mehreren hundert Jahren.

In Kapitel (3) geht es um die Anzeichen und Auswirkungen der Kleinen Eiszeit. Klimahistoriker sind seit längerem der Meinung, dass dieses Klimapessimum als Modellfall dienen kann.[17] Zunächst wird deswegen versucht, die physikalischen und sozialen Dimensionen der Kleinen Eiszeit zu erfassen, bevor Kapitel (4) eine Auslotung ihrer kulturellen Konsequenzen in Angriff nimmt. Diese reichen von der Suche nach Sündenböcken über eine reflexive Sündendiskussion bis hin zur praktischen Anpassung und einer folgenreichen Bewältigung der Krise durch Industrialisierung, die unsere moderne Welt zum Ergebnis hatte.

Kapitel (5) beschäftigt sich mit der Globalen Erwärmung, wobei der Weg ihrer Entdeckung und die Diskussion ihrer Auswirkungen kurz nachgezeichnet werden. In einem Epilog (6) werden schließlich einige Ergebnisse zusammengefasst.

Die Belege in den Anmerkungen sind auf das Nötigste beschränkt. Die Literatur wird ohne Untertitel, Auflage und nähere Angaben zu Übersetzungen zitiert. Im Anhang werden einige wichtige Titel zur besonderen Beachtung und zum Weiterlesen hervorgehoben. Ein Register erschließt den Text.

Was wissen wir über das Klima?

Quellen zur Klimageschichte

Die Archive der Erde

Als «Archive der Erde» werden alle natürlichen Ablagerungen bezeichnet, aus denen sich mit naturwissenschaftlichen Methoden Aufschlüsse über vergangene Klimata gewinnen lassen. Ihre Erforschung hat sich seit der Entdeckung der Radioaktivität enorm weiterentwickelt. Die physikalische Basis liegt in der Tatsache, dass die Atomkerne vieler Elemente instabil sind. Bei ihrem Zerfall senden sie Strahlung aus. Mit Hilfe von Massenspektrometern wird das Verhältnis von Mutter- und Tochterelementen gemessen, und bei Kenntnis der spezifischen Halbwertszeit lassen sich Angaben zum Alter machen. Notwendig war auch die Entwicklung von Kenntnissen über die geochemischen Besonderheiten und die Schmelzpunkte von Mineralen und Gesteinen. Über die Bestimmung der Halbwertszeiten ihrer Elemente kann man das Alter von Gesteinen bis zu ihrer Erstarrung zurückdatieren. Damit erhält man gleichzeitig Aufschluss über klimatische Prozesse.[1]

Für die Klimageschichte bedeutsam wurde die Sauerstoffisotopen-Methode, die 1947 der amerikanische Chemie-Nobelpreisträger Harold C. Urey (1893–1981) erfand. Der Entdecker des «schweren Wassers» (Deuterium) fand heraus, dass man mit Hilfe von Isotopen des Sauerstoffatoms (Oxygenium) die Meerestemperatur vergangener Zeiten berechnen kann. Meerwasser enthält zwei ausgeprägte Typen von Sauerstoffatomen mit unterschiedlicher Neutronenzahl: O-18 und O-16. Beide werden je nach Temperatur in spezifischer Verteilung in Meeresorganismen eingelagert. Der Anteil an schweren Sauerstoff-Isotopen (O-18 enthält zehn anstelle von acht Neutronen) steigt mit zunehmender Kälte zur Zeit der Einlagerung gegenüber den Normalwerten (O-16) an.[2] Diese Methode revolutionierte zunächst die Sedimentationsanalyse und führte zur Ausweitung der Tiefseebohrtechnik mit sensationellen Ergebnissen für die Eiszeitforschung.[3]

Besondere Bedeutung besitzt die Ende der 1940er Jahre durch Willard Frank Libby (1908–1980) entwickelte Radiokarbon-Methode, weil sie sich zur Altersbestimmung organischer Überreste für den gesamten Zeitraum seit der Entwicklung des Homo sapiens eignet. Dies betrifft seine Skelettreste ebenso wie viele seiner Artefakte. In Pflanzen wird Kohlenstoff durch Photosynthese, in Tiere und Menschen durch Ernährung eingelagert. Erst mit dem Tod des Organismus kommt der Austauschprozess zum Erliegen, und der Prozess des radioaktiven Zerfalls beginnt. Diesen Zeitpunkt kann man mit Hilfe der C-14-Analyse bestimmen. Die Grenzen der Radiokarbon-Methode ergeben sich aus der Halbwertszeit des Elements C-14 (ca. 5730 +/− 40 Jahre), sie liegen etwa bei 40–50.000 Jahren.[4]

Die Sedimentationsanalyse liefert Aufschlüsse über das Paläoklima, indem sie Zeugnis gibt über warme oder kalte, feuchte oder trockene Vorzeitklimata, über Ablagerungen pflanzlicher oder tierischer Organismen, über vulkanische Ablagerungen, Meeres- und Seespiegel, Flussterrassen, Bodenhorizonte oder Rückstände von Gletschern. Die Paläobotanik und die Paläozoologie dienen zur Bestimmung der jeweiligen pflanzlichen und tierischen Einlagerungen, wobei die Bestimmung von Leitfossilien auf eine längere Tradition seit dem 17. Jahrhundert zurückblicken kann.[5] Die Tiefseebohrtechnik hat neue Möglichkeiten der Forschung erschlossen, denn das «Gedächtnis des Meeres» liefert Einsichten über die Entwicklung des Bodens, die Beschaffenheit des Wassers, die Arten des Lebens und damit über das jeweilige Klima.[6]

Eine weitere Basismethode zur Klimabestimmung ist die Eiskernbohrtechnik in den Polkappen und den großen Gletschern, die am Ende des 20. Jahrhunderts immer noch 10 % der gesamten Landmasse der Erde – gegenüber bis zu 30 % auf dem Höhepunkt der letzten großen Eiszeiten – bedeckten. Der dänische Geophysiker Willi Dansgaard (geb. 1922) entdeckte darin in den 1960er Jahren eine Art «Zeitmaschine»,[7] die mit relativ präziser Auflösung Auskunft über die Klimaentwicklung langer Zeiträume geben kann. Die Reichweite dieser Analysen reicht potentiell zurück bis zu den Anfängen der gegenwärtigen Eiszeit. In den Eisbohrkernen lassen sich die jährlichen Ablagerungen an einem Wechsel dunkler und heller Schichten ablesen. In diesen Ablagerungen kann nach dem Sauerstoffisotopen-Verfahren die Temperatur ermittelt werden. Zusätzlich geben fest eingeschlossene Gasbläschen direkte Auskünfte über die Zusammensetzung der Luft. Außerdem können organische Einschlüsse in eingelagerten Stäuben mit der Radiokarbon-Methode altersmäßig bestimmt werden. Zu den Stäuben zählt auch vulkanische Asche, die mit der Thermoluminiszenz-Methode näher bestimmt und zugeordnet wird. Mit der Analyse des Sulfatanteils können Erkenntnisse über vulkanische Aktivität gewonnen werden. Jahre mit besonders signifikanten Ausbrüchen dienen als «Zeigerjahre» zur zusätzlichen Eichung der Jahresringe.[8]

Abb. 4 Die Lage der wichtigsten Eiskernbohrungen auf Grönland.

Die Auswertung der Eisbohrkerne ist nicht nur vielfältig, sondern reicht auch überraschend weit zurück, vor allem bei den beiden größten Eismassen der Erde, den Gletschern der Antarktis am Südpol und den Gletschern über Grönland nahe dem Nordpol. Die Analyse der durch das «Northern Greenland Ice Core Project» (NGRIP) erbohrten Eiskerne hat bereits in den 1960er Jahren eine überraschend detaillierte Darstellung des Klimas der letzten 125.000 Jahre erlaubt.[9] Der dreißig Kilometer entfernt davon genommene Eisbohrkern von GISP2 (Greenland Ice Sheet Project 2) erlaubte bereits einen Rückblick auf 200.000 Jahre.[10] Mit dem russisch-französischen Vostok-Eisbohrkern aus der Antarktis gelang eine Rückschau über 420.000 Jahre in die Vergangenheit.[11] Der bislang am weitesten zurückreichende Eisbohrkern wurde im Jahr 2004 durch das «European Project for Ice Coring in Antarctica» (EPICA) zutage gefördert. Das Eis in 3270 Meter Tiefe ist ca. 800.000 Jahre alt und erlaubt Aussagen über die letzten acht großen Eiszeit-Zyklen.[12] Dieses natürliche Klima-Archiv liefert Informationen über die Lebensbedingungen der Vormenschen.[13]

Abb. 5 Eine neue Darstellung der letzten großen Eiszeit, zwischen dem Eem-Interglazial und dem Holozän gelang dem dänischen Eisbohrpionier Willy Dansgaard mit Hilfe der Sauerstoffisotopenanalyse.

Für die Erfassung von Klimaschwankungen der letzten 40.000–100.000 Jahre kann man noch auf andere Methoden zurückgreifen, so z.B. die Warvenzählung (Auswertung geschichteter Ablagerungen in Tonsedimenten, die eine Jahreszählung erlauben), die Pollenanalyse bzw. Palynologie (Auswertung von Moorsedimenten zur Bestimmung der Vegetation über die eingelagerten Pflanzenpollen, Sporen etc.), die Vermessung gleichmäßig wachsender Krustenflechten (Lichenometrie) für die Erforschung rezenter Gletscherhochstände zur Altersbestimmungen von Endmoränen[14] und die zu Beginn des 20. Jahrhunderts in Amerika entwickelte Dendrochronologie (Zählung und Analyse der Jahresringe von Bäumen).

Die Nutzung der Jahresringe für die klimahistorische Forschung (Dendroklimatologie) bringt allerdings Unsicherheiten mit sich, die gelegentlich von ihren Anwendern unterschätzt werden: Denn einem dürftig ausgefallenen Jahresring sieht man es nicht an, ob das Wachstum durch Kälte, Dürre oder durch andere Umstände, etwa Insektenbefall, behindert war. Umgekehrt müssen breite Jahresringe, die günstige Wachstumsbedingungen für eine bestimmte Baumsorte anzeigen, nicht unbedingt allgemein gute Erntejahre bedeuten. Getreide reagiert auf Feuchtigkeit anders als Eichen oder Fichten.[15] Anders als Klimaforscher und Archäologen stehen interdisziplinär arbeitende Kulturhistoriker der Signifikanz von Baumjahresringen für die Erforschung des Klimas deswegen skeptisch gegenüber.[16]

Die Archive der Gesellschaft

Unter «Archiven der Gesellschaft» verstehen wir bewusst angelegte Überlieferungen, die in öffentlichen oder privaten Archiven, Bibliotheken, Dateien etc. aufbewahrt werden. Diese Archive setzen Aufzeichnungssysteme (Bild, Zahlen, Ikonogramme, Buchstaben) und speziell die Schriftlichkeit zur Verdauerung von Erinnerung voraus. Die Archivierung wichtiger Schriftstücke, speziell Tontafeln mit Keilschrifttexten, beginnt in den alten Hochkulturen Westasiens. Wichtigste Archivträger waren in den alten Zivilisationen Staatsverwaltungen und religiöse Einrichtungen, die Urkunden, Verzeichnisse und Briefwechsel aufbewahrten oder gezielt Chroniken anlegen ließen, die – neben Inschriften an Gebäuden und Gedenksteinen – unter anderem über Klimakatastrophen berichten. In der griechisch-römischen und in der chinesischen Antike kamen private Bibliotheken hinzu.

Seit dem europäischen Mittelalter wurden in sehr vielen Städten Chroniken geführt, die unter anderem herausgehobene Witterungsereignisse für die Nachwelt festhielten. Die Erfindung des Buchdrucks führte seit dem 15. Jahrhundert zu einer Revolutionierung der Informationsspeicherung und zu einer steigenden Bedeutung des Marktes für Informationen, der Bibliotheken und der Öffentlichkeit.

Unter den historischen Aufzeichnungen ragen die Witterungstagebücher als spezifische Textgattung der Neuzeit hervor. Vermutlich haben antike Vorbilder die Liebe der europäischen Renaissance dafür wieder erweckt, außerdem der Aufstieg der Astronomie zu einer neuen Leitwissenschaft und speziell eine Idee des Astronomen Johannes Müller (1436–1476), genannt Regiomontanus. Sein astronomischer Kalender ließ neben Angaben zur errechneten Position der Planeten für jeden einzelnen Tag eine Leerzeile für eigene Eintragungen. Da die Astrologie einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen den Planetenkonjunktionen und der Witterung, der Ernte, der Verfügbarkeit von Wind- und Wasserkraft und anderen sublunaren Ereignissen sah, versuchte man sich in Wetter- und Konjunkturprognosen.[17] Die Leerzeile wurde von Benutzern dieser Kalender als Einladung für Notizen zur tatsächlichen Witterung aufgefasst. Durch das systematische Sammeln von Daten sollte die Voraussagegenauigkeit erhöht werden. Allerdings führte der Vergleich von Prognosen und Wirklichkeit zu ernüchternden Resultaten. Der Augustinerchorherr Kilian Leib (1471–1553) bemerkte nach mehr als fünfzehn Jahren Witterungstagebuch kritisch, dass die Prognosen der Bauernregeln und der Astrometeorologie meist falsch waren. Auch Tagebücher wie das des Zürcher Theologen Wolfgang Haller (1525–1601) aus den Jahren 1545–1576 ermöglichen genaue Einblicke in das tägliche Wettergeschehen in einer kritischen Phase der Kleinen Eiszeit.[18]

Zahlreiche Aufzeichnungen aus historischer Zeit hängen mit der Qualität der Ernte zusammen und können für die Gewinnung so genannter Proxydaten genutzt werden. Dazu gehört die direkte Beobachtung von Klima-Ereignissen wie etwa der erste Schneefall, die Dauer der geschlossenen Schneedecke, die Vereisung von Seen, Flüssen oder gar Meeren, frühe und späte Fröste. Hinzu kommen Daten über das Wachstum von Pflanzen: So reichen Aufzeichnungen über das Eintreten der Kirschblüte in Japan aus rituellen Gründen sehr weit zurück. Ebenso verhält es sich mit den Daten über Aussaat, Obstblüte, Obsternte, Heuernte, Getreideernte oder Weinlese. Schließlich finden sich indirekte Hinweise über die Qualität der Ernte zum Beispiel in Aufzeichnungen über die Höhe des Getreide-Zehnten, einer Feudalabgabe an die Kirche, die in direkter Korrelation zu den Erntemengen stand.[19] Wichtig sind auch die Preise für Brotgetreide, welche in den Herbstmonaten die jeweiligen Erntemengen mit hinlänglicher Genauigkeit widerspiegeln.[20] Schließlich enthalten die Quellen auch viele Bemerkungen über die Qualität der Produkte, etwa des Weines, der in sonnenarmen Jahren sauer wurde.[21]

Wer jemals mit Texten des Spätmittelalters oder der Frühen Neuzeit gearbeitet hat, wird sich daran erinnern, dass man ständig auf klimarelevante Informationen stößt. Berichte über klimatische Extremereignisse – Dürre, Überschwemmungen, lange Frostperioden etc. – können selten anhand nur einer Quelle bewertet werden, da man nie sicher sein kann, ob es sich um lokale Besonderheiten handelt, ob der Berichterstatter übertreibt oder ob es sich gar um erfundene Meldungen mit einer allegorischen Bedeutung handelt. Deshalb haben einige Klimaforscher solche lokalen und regionalen Nachrichten in großen Datenbanken zusammengeführt, beispielsweise der Schweizer Sozialhistoriker Christian Pfister für die letzten 500 Jahre[22] oder der deutsche Geograph Rüdiger Glaser für die letzten 1000 Jahre.[23] Die Vielzahl an Proxydaten aus ganz Europa erlaubt nicht nur Aussagen über das jährliche Klima, sondern wenigstens monatliche und für die Zeit nach 1500 tägliche und gelegentlich sogar stündliche Rekonstruktionen weiträumiger Klimavorgänge. Aufgrund der bekannten meteorologischen Zusammenhänge lassen sich sogar nachträglich Wetterkarten erstellen. Was für Meteorologen die Wettervorhersage, ist für Klimahistoriker die «Wetternachhersage».[24] Im weiteren Sinn können auch Werke der Mythologie, der Literatur, der Kunst und der Kartographie als Klimazeugnisse herangezogen werden, allerdings – wie sich noch zeigen wird – mit einigen methodischen Schwierigkeiten.[25]

Die instrumenteile Erhebung von Messdaten

Mit dem Beginn der Instrumentenmessungen hat die Errechnung von Proxydaten aus den Witterungsbeobachtungen noch lange nicht ausgedient, denn die ersten Messungen erfolgten punktuell und nach anderen Skalierungen als spätere Erhebungen. Galileo Galilei entwarf 1597 ein Instrument zur Messung der Lufttemperatur, ein Thermometer. Sein Schüler Evangelista Torricelli (1608–1647) erfand 1643 das Barometer zur Messung des Luftdrucks. Unter Großherzog Ferdinand von Medici (1610–1670) wurde in den 1650er Jahren ein erstes internationales Messnetz errichtet, dessen Daten allerdings schwer verwertbar sind. Messstationen gab es in Florenz, Bologna, Parma, Mailand, Innsbruck, Osnabrück und Paris, seit 1659 auch in London. Diese Initiativen wurden von der 1660 gegründeten Royal Society for the Advancement of Learning in London aufgegriffen, deren erster Sekretär Robert Hooke (1635–1703) neben Temperatur und Luftdruck auch noch Windstärke, Feuchtigkeit, Bewölkungsgrad und das Auftreten von Nebel, Regen, Hagel und Schnee dokumentieren ließ.[26] Auf seine Anregung hin sammelte der Pariser Arzt Louis Morin (1635–1715) über beinahe fünfzig Jahre hinweg dreimal täglich exakte Klimadaten. Den anspruchsvollsten Versuch zur Errichtung eines internationalen Messnetzes startete in der Frühen Neuzeit der pfälzische Kurfürst Karl Theodor (1724–1799) mit seiner Societas Meteorologica Palatina. Sie sammelte Messdaten zwischen Spitzbergen und Rom, La Rochelle und Moskau.[27]

Instrumentenmessungen wurden erst im Verlauf des 19. Jahrhunderts gebräuchlicher, wobei aufgrund seiner weltweiten Ausdehnung dem Britischen Empire eine Pionierrolle zukam. Im Zeitalter von Queen Victoria (1819–1901) wurden Daten von Europa über Indien bis Australien erhoben. Die schnelleren Kommunikationsmöglichkeiten wie die elektrische Telegraphie sowie die Verlegung des Unterseekabels von England in die USA 1866 verbesserten die weltweite Übertragung und Auswertung von Daten. Man war allerdings immer noch meilenweit entfernt von jenem weltweiten gleichmäßigen Messnetz, das wir seit dem letzten Drittel des 20. Jahrhunderts kennen und dessen Daten per Satellit zur Auswertung gesandt werden.

Außer der bodennahen Lufttemperatur in den Hauptstädten und an festen meteorologischen Stationen gibt es aus dieser Zeit erste Messdaten der Wassertemperaturen in den Ozeanen. Die Daten der Wettersatelliten liefern erst seit den 1960er Jahren ein Bild der Erde für den abendlichen Wetterbericht. Aufwändige Klimamodellberechnungen sind gar erst seit dem Ende des 20. Jahrhunderts mit einer neuen Generation von Computern möglich.

Ursachen von Klimawandel

Die Sonne als Energiequelle

Die in der Sonne durch Kernfusion freigesetzte und abgestrahlte Energie bildet die Grundlage für chemische, biologische und klimatische Prozesse auf der Erde. Die Strahlungsleistung der Sonne wurde in der Solarphysik lange als gleichförmig aufgefasst («Sonnenkonstante»), tatsächlich schwankt sie jedoch. Bereits im 17. Jahrhundert wurde mit Fernrohren der Zusammenhang von Wärmebilanz und Sonnenflecken entdeckt. Die Verminderung oder Abwesenheit von Sonnenflecken fiel meist mit Phasen der Abkühlung auf der Erde zusammen. Heute meint man unter anderem einen elfjährigen Sonnenfleckenzyklus erkennen zu können. Die Phasen verminderter Sonneneinstrahlung werden unter anderem durch Schwankungen der Erdbahnparameter verursacht.

Der jugoslawische Astronom Milutin Milankovic (1879–1958)[1] versuchte mit diesen Schwankungen den etwa gleichmäßigen Zyklus von Kaltzeiten während des Pleistozäns zu erklären. Dazu zählen die Exzentrizität der Erdbahn sowie Variationen in der Neigung der Erdachse und der Rotationsachse mit unterschiedlichen Perioden.[2] Die von Milankovic postulierten Zyklen von ca. 100.000 Jahren konnten in Tiefseebohrkernen anhand der Sauerstoffisotopenverteilung in pazifischem Plankton nachgewiesen werden. Die beteiligten Forscher sehen den Nachweis als erbracht, nachdem für die letzten 800.000 Jahre sieben derartige Zyklen annähernd an der richtigen Position entdeckt wurden.[3] Auch Erforscher von Eisbohrkernen halten die Milankovic-Zyklen für relevant für das Verständnis der Entstehung der Eiszeiten und finden sie im Eis wieder. Allerdings entsprach die Dauer der Zyklen im Eis in den letzten 100.000 Jahren nicht immer exakt den Erwartungen.[4]

Abb. 6 Die zyklischen Schwankungen der Erdbahn nach Milankovic erklären die Periodität der Vereisungszyklen

Die Erdatmosphäre

Der zweite Faktor ist die Zusammensetzung der Lufthülle um den Planeten. Sie entscheidet über die Wirkung der Sonneneinstrahlung auf der Erde. Luft besteht aus ca. 20 % Sauerstoff und beinahe 80 % Stickstoff sowie Spurengasen, darunter nur ca. 0,03 % des Treibhausgases Kohlendioxid (CO₂). Untersuchungen von Eisbohrkernen der russisch-französischen Vostok-Forschungsstation in der Antarktis haben für den Zeitraum der letzten 420.000 Jahre ergeben, dass der Gehalt an Spurengasen und speziell an Kohlendioxid in der Luft in direkter Relation zur Höhe der Temperaturen steht.[5] Die Verringerung des Kohlendioxidanteils korrespondiert mit Abkühlung, die Erhöhung mit Erwärmung. Einen solchen Zusammenhang wird man also auch für die Zeit davor annehmen dürfen.

Die Wirkung der Erdatmosphäre auf das Klima erfolgt strikt nach dem Erhaltungssatz der Energie: Die auf der Erde ankommende Sonnenstrahlung abzüglich des reflektierten Anteils ist gleich der von der Erde abgestrahlten Wärmestrahlung. Ozean und Atmosphäre verteilen die Wärme innerhalb des Klimasystems und haben Einfluss auf das regionale Klima. Die Höhe der Abstrahlung wird durch den Gehalt der Atmosphäre an absorbierenden Gasen beeinflusst. Dazu gehören neben Wasserdampf Spurengase wie Methan (CH₄), Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW), Distickstoffoxyd (N₂O) und eben Kohlendioxyd (CO₂). Unter den Spurengasen ist der Kohlendioxydanteil besonders variabel. Sein Anteil betrug Ende des 19. Jahrhunderts 230 ppM (parts per Million), am Ende des 20. Jahrhunderts war er auf 350 ppM angestiegen. Während erdgeschichtlicher Warmzeiten, etwa während der Kreidezeit (145–65 Millionen Jahre), in der die Dinosaurier die Erde beherrschten, hatte der CO₂-Anteil bereits bei mehr als 1000 ppM gelegen. Danach war er ständig gesunken, bis er in der gegenwärtigen Eiszeit auf einem Tiefpunkt anlangte.[6] Vielen Klimaforschern gilt der direkte Zusammenhang von CO₂-Anteilen in der Luft und globaler Durchschnittstemperatur schlichtweg als erwiesen, er ist so etwas wie ein Dogma der gegenwärtigen Klimatologie. Allerdings zeigt der Vergleich der Kurven aus dem Vostok-Eiskern, dass die Kurven von Temperatur und Kohlendioxyd nicht einfach parallel verlaufen, sondern dass man erhebliche Abweichungen in der Amplitude und auch in der zeitlichen Abfolge beobachten kann. Vorsichtige Interpreten geben daher zu bedenken, es sei «unklar, ob die veränderten Temperaturen Ursache für die veränderten CO₂-Konzentrationen sind oder umgekehrt – oder ob vielleicht beide von einem dritten, unbekannten Vorgang gesteuert werden».[7]

Abb. 7 Temperaturverlauf und Kohlendioxidgehalt der Luft nach dem Vostok-Eisbohrkern (Antarktis) in den letzten 420.000 Jahren – offenbar gibt es einen Zusammenhang, aber wie sieht die kausale Verknüpfung aus?

Die Plattentektonik

Der dritte Faktor bei der Genese der Eiszeiten ist die Plattentektonik, die Bewegung von Teilen der Erdkruste im oberen Erdmantel. Durch die Wanderung der Urkontinente über die Erdoberfläche veränderten sich die Meeresströmungen und – wenn Kontinente kollidierten und sich Gebirge auffalteten – die Windrichtungen und die Niederschlagsverteilung. Außerdem beeinflussten diese Prozesse das Verhältnis von Land- und Wasserfläche und die Höhe des Meeresspiegels. Sobald sich Landmassen den Polen nähern und an diesen kühlsten Punkten der Erde das freie Strömen des Meerwassers behindert wird, bildet sich Eis. Die Schnee- und Eisdecke führt zum Albedo-Effekt, mehr Sonnenlicht wird reflektiert, was zu einer positiven Rückkopplung und damit zu einer vermehrten Abkühlung führt. Der ins All zurückgestrahlte Anteil der Sonnenstrahlung, die sogenannte Albedo, beträgt über Neuschnee ca. 95 %, über See dagegen weniger als 10 %. Insgesamt beträgt die Albedo im heutigen Klimasystem 30 %, während der Eiszeiten war sie entsprechend höher.

Nach Steven Stanley wurde jedes große Massenaussterben dadurch verursacht, dass eine größere Landmasse auf ihrer Wanderung an eine Polkappe gelangte und eine dauerhafte Eisbildung auslöste. Durch die beschriebenen Rückkopplungseffekte rutschte der Planet dann in eine lange Eiszeit, die vor allem tropische Flora und Fauna zum Erlöschen brachte, da für sie keine Abwanderung möglich war. Überdies änderten globale Vereisungen die Meereshöhen; das Meer zog sich weit vom Land zurück und veränderte die Konturen der Küstenregionen und der Kontinente.[8] Auch in jüngerer geologischer Zeit war die Kontinentaldrift noch klimawirksam. So unterbrach etwa vor 5 Millionen Jahren die Kollision von Afrika und Eurasien die äquatorialen Strömungen, und die Auffaltung der Alpen begann.[9] Das nächste plattentektonische Großereignis war vor 3,5 Millionen Jahren die Entstehung der mittelamerikanischen Landbrücke. Durch die Schließung des Durchlasses zwischen Nord- und Südamerika wurden äquatoriale Strömungen umgeleitet, und der Golfstrom entstand, der Wärme und Feuchtigkeit nach Europa transportiert.[10]

Vulkanismus

Mit der Plattentektonik hängt auch die Aktivität von Vulkanen zusammen. Große Ausbrüche tragen Asche, Aerosole und Gase in große Höhen. Explosiver Vulkanismus kann auch zur plötzlichen, weltweiten Abkühlung führen, wenn Materieteilchen in großer Menge bis in die Stratosphäre und mit Höhenwinden um den Erdball getragen werden, wie 1815 nach dem verheerenden Ausbruch des Tambora in Indonesien.[11] Über die Frage, welche Faktoren bei Vulkanausbrüchen auf das Klima wirken, hat es in den vergangenen Jahrzehnten Diskussionen gegeben. Zuerst machte man die in die Stratosphäre eingebrachten Festkörper verantwortlich für die Abkühlung, weil sie wie ein Filter für Sonnenlicht wirken und bereits von den Zeitgenossen beobachtet wurden. Erst bei Höhenmessungen nach dem Ausbruch des Gunung Agung auf Bali fand man 1963 heraus, dass Gase einen ebenso wirksamen Filter bilden und Schwefelverbindungen dabei die entscheidende Rolle spielen. Die Skala des «Volcanic Explosivity Index» (VEI) ermöglicht den Vergleich prähistorischer mit neueren Ausbrüchen, bei denen meist die Beobachtungen von Zeitgenossen hinzukommen, wie zum Beispiel die Beschreibung des Vesuv-Ausbruchs im Jahre 79 durch Plinius den Älteren (23–79 n. Chr.).

Für die Klimawirksamkeit eines Ausbruchs über größere Entfernungen ist es notwendig, dass große Mengen an Gasen und Partikeln in die Stratosphäre gelangen. Bei den allermeisten Vulkanausbrüchen der letzten 10.000 Jahre war dies nicht der Fall, sie boten entweder nur ein interessantes Naturschauspiel, oder sie verwüsteten wie die meisten isländischen Vulkane bloß die nähere Umgebung. Simkin und Siebert haben für das Holozän über 5000 derartiger Ausbrüche registriert. Globale Klimawirksamkeit ist erst für «Plinianische» Eruptionen oder Explosionen ab VEI Grad 3 möglich.

Die größten «ultraplinianischen» Vulkanausbrüche während der letzten 10.000 Jahre werden mit VEI Grad 7 klassifiziert und als «kolossal» bezeichnet. Die jüngste Explosion dieser Kategorie war die des Vulkans Tambora auf den kleinen Sunda-Inseln im Jahr 1815, die weltweit mehrere Jahre der Abkühlung, der Missernten und des Hungers nach sich zog. Die Tatsache, dass es in den letzten 10.000 Jahren keine größeren Explosionen gegeben hat (VEI Grad 8 und höher), bedeutet aber nichts für die fernere Vergangenheit.[12] Die Explosion des Vulkans Toba auf Sumatra vor ca. 75.000 Jahren hat vermutlich zu einer jahrelangen Abkühlung der Erde geführt. Diese Erscheinung, die «Vulkanischer Winter» getauft worden ist, hat zu einem großen Aussterben beigetragen.[13]

Abb. 8 Vulkanexplosionen können weltweite Abkühlungen verursachen.
Führte die Explosion des Toba zu einem «Vulkanischen Winter»?

Meteoriten

In der Öffentlichkeit genießen große Meteoriten- oder Asteroideneinschläge als Ursachen von Untergangsszenarien oder Massenaussterben einige Beliebtheit. Seriöse Paläontologen teilen diese Begeisterung nicht. Theoretisch hätten Meteoriteneinschläge ähnliche Auswirkungen wie Vulkanausbrüche, und wir werden sie im Zusammenhang mit den fünf Massenaussterben des Phanerozoikums diskutieren.

Das Paläoklima seit Entstehung der Erde

Warmzeiten als charakteristisches Klima der Erde

Wir leben in einer Eiszeit. Dies dürfte angesichts der Debatte über die Globale Erwärmung viele Menschen überraschen. Deswegen ist es vor einer Behandlung des heutigen Erdklimas notwendig, sich zuerst einmal über das Klima in älteren erdgeschichtlichen Zeiten zu informieren: das Paläoklima. In der Geologie werden Eiszeiten dadurch definiert, dass an den Polen und in den Hochgebirgen Gletscher existieren. Derartige Vereisungen gab es in der Geschichte unseres Planeten insgesamt nur fünfmal: zweimal im Präkambrium und zweimal im so genannten Erdaltertum, der ältesten Phase des noch andauernden Phanerozoikums, der «Zeit des sichtbaren Lebens». Die fünfte dieser Eiszeiten ist die des Quartär bzw. – nach der neuesten Terminologie – des Neogen, also der Zeit, in der wir heute noch leben. Auch wenn es also gegenwärtig wärmer wird, wir leben immer noch in einer Eiszeit. In der Geschichte unseres Planeten ist dies ein Ausnahmezustand, denn während mehr als 95 % der Erdgeschichte gab es hier kein permanentes Eis. Statistisch gesehen sind Warmzeiten das charakteristische Klima der Erde, also Zeiten, in denen es sehr viel wärmer war als heute.

Aussagen zum Klima sind umso unsicherer, je weiter man in die Erdgeschichte zurückgeht. Nach der Astrophysik stand am Anfang der Erdentstehung vor ca. 14 Milliarden Jahren ein «Urknall», aus dem vor 11 Milliarden Jahren die Galaxis und vor 9 Milliarden Jahren die «Urwolke» unseres Sonnensystems entstanden sein soll. Vor etwas weniger als fünf Milliarden Jahren habe diese «Sonnenwolke» zu kollabieren begonnen. Damit begann die «Ausfällung» unseres Zentralgestirns und seiner Planeten. Mit der Entstehung der Erde beginnt die Geschichte des irdischen Klimas. Und diese Anfänge waren heiß, sogar höllisch heiß. Deswegen wird das erste Zeitalter unseres Planeten gelegentlich als Hadaikum bezeichnet, nach der griechischen Hölle, dem Hades.[1]

Abb. 9 Das Paläoklima seit Entstehung der Erde: Meist war es sehr viel wärmer als heute, aber es gab fünf Eiszeitperioden. In einer davon leben wir.

Die Geologie teilt die Erdgeschichte in eine hierarchisch gegliederte Abfolge von Zeitaltern ein, mit Äonen, Ären, Perioden, Epochen und Stufen.[2] Die vier Äonen (Hadaikum, Archaikum, Proterozoikum, Phanerozoikum) bekamen ihre Namen aufgrund der Bedingungen, die sie für Leben auf dem Planeten boten. In der formativen Phase (Hadaikum) existierte noch keine Atmosphäre, damit fehlten die Voraussetzungen für Leben auf der Erde. Wegen der geothermischen Aktivität bei der Bildung des Planeten waren die Temperaturen höher als jemals später in der Erdgeschichte. Sie sanken vor ca. 4 Milliarden Jahren mit Ausbildung der Erdkruste in Bodennähe unter 100 Grad Celsius. Erst jetzt konnte Wasser kondensieren, und Regen, Flüsse, Seen und Meere entstanden. Älteste Sedimente sind aus der Zeit vor 3,7 Milliarden Jahren bekannt.[3]

Im Äon des Archaikums (ca. 3,8–2,5 Milliarden Jahre) hat sich aufgrund von geophysikalischen Prozessen, möglicherweise von vulkanischen Exhalationen, die Uratmosphäre gebildet. Sie sorgte wegen ihres hohen CO₂-Gehalts für starke Absorption und geringe Rückstreuung des Sonnenlichts. Der Treibhauseffekt ermöglichte in diesem Äon eine günstige Temperierung, und es kam mit den Archäobakterien zur Entstehung des ersten Lebens. Nach der Kondensation von Wasserdampf bildeten sich Urozeane und Urkontinente. Älteste Anzeichen für einen Wasserkreislauf finden sich in 3,2 Milliarden Jahre alten Gesteinen. Mit dem Wasserdampf verschwand ein Großteil des Kohlendioxids aus der Uratmosphäre. Durch Photosynthese produzierten Cyanobakterien (veraltet: «Blaualgen») vor etwa 2,6 Milliarden Jahren Sauerstoff. Die kohlendioxidbasierte Atmosphäre brach zusammen, viele anaerobe Organismen starben ab: Dies war das erste Massenaussterben der Erdgeschichte. Das Ende des Treibhauseffekts verursachte eine globale Abkühlung vor etwa 2 Milliarden Jahren im Huronischen bzw. Archaischen Eiszeitalter.[4]

Während des darauf folgenden Proterozoikums5RodiniaAlbedo.6(«Snowball Earth»).7

Kulturgeschichte des Klimas

Von der Eiszeit bis zur globalen Erwärmung

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