Wu et al. 2011: Erwärmung im späten 20. Jahrhundert durch Ozeanzyklen verstärkt

Wenn man sich die Temperaturkurve der letzten 150 Jahre etwas genauer anschaut, erkennt man, dass die Temperatur nicht monoton angestiegen ist, sondern der Verlauf vielmehr durch einen etwa 60 Jahre langen Zyklus geprägt ist, welcher einem Langzeittrend überlagert ist (Abbildung 1). Der Temperatur-Zyklus verläuft dabei in beeindruckender Weise parallel zur Pazifisch-Dekadischen Oszillation (PDO), einem bedeutenden Ozeanzyklus. 

 

Abbildung 1: Der Temperaturverlauf der letzten 150 Jahre ist durch einen langfristigen Anstiegstrend geprägt, der durch einen 60-Jahres-Zyklus überlagert wird. Abbildung aus dem Buch „Die kalte Sonne“.

 

Den Langzeittrend ermittelt man dabei am besten durch eine Linie, die die Nullpunkte des Zyklus verbindet (Abbildung 2). Der Langzeittrend kann dabei mehrere Ursachen haben. Am wahrscheinlichsten ist eine Kombination von Sonnenaktivitätsschwankungen, Kohlendioxid und Ruß. Während sich das Sonnenmagnetfeld im 20. Jahrhundert mehr als verdoppelt hatte, stiegen auch die CO2– und Ruß-Konzentration in der Atmosphäre. Eine realistische quantitative Abschätzung der drei Klimafaktoren stellt eine der wichtigsten Aufgaben für die aktuelle Klimaforschung dar. 

 

Abbildung 2: Temperaturzyklen sind dem Langzeittrend überlagert. Die Temperaturprognose aus dem 2007er IPCC-Bericht folgt offensichtlich der durch die Ozeanzyklen übersteilten Flanke, wäre jedoch besser dem Langzeittrend gefolgt. Der Langzeittrend wird zudem vermutlich in Kürze für eine Weile abknicken, da die Sonnenaktivität als wichtige Einflussgröße in den kommenden Jahrzehnten abnehmen wird. Abbildung aus dem Buch „Die kalte Sonne“. 

 

Die dem Langzeittrend überlagerte 60-Jahres-Zyklik führt dazu, dass zu gewissen Zeiten die Erwärmungsrate stärker als die Rate des Langzeittrends ist. Zu anderen Zeiten hingegen wird die Erwärmung schwächer als der Langzeittrend ausfallen, zum Teil sogar zu Jahrzehnten mit Abkühlung führen, wie z.B. 1940-1950 (bzw. 1940-1970, wenn man ein Fan der 30-Jahres-Klimaregel ist). Dies liegt in der Natur der Sache und ist zu erwarten. 

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Abrupter Temperaturanstieg von mehr als einem Grad um 980 n. Chr. in Island: Mittelalterliche Wärmeperiode mit enormer Erwärmungsrate

Die Mittelalterliche Wärmeperiode vor 1000 Jahren hatte ein ähnliches Temperaturniveau wie heute. Die günstigen Temperaturen ließen das arktische Meereis damals kräftig schmelzen, so dass die Wikinger kurz darauf Island und Grönland besiedeln konnten. Bereits 2008 erschien in den Earth and Planetary Science Letters ein leider heute viel zu wenig beachteter Artikel, in dem die Temperaturgeschichte des Meeresgebiets vor Island detailliert für die vergangenen 2000 Jahre rekonstruiert wurde. Durchgeführt wurde die Studie von einem internationalen Forscherteam um Marie-Alexandrine Sicre vom Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement im französischen Gif-sur-Yvette. 

Das Untersuchungsmaterial bestand aus einem Sedimentkern, der aus dem Meeresboden nördlich von Island gewonnen wurde. Anhand der geochemischen „Alkenon-Methode“ konnten die Forscher eine Temperaturkurve für die vergangenen 2 Jahrtausende mit einer bis dahin nicht erreichten zeitlichen Auflösung von zwei bis fünf Jahren erstellen. Die Altersdatierung erfolgte mithilfe von vulkanischen Aschelagen. 

Die Temperaturen schwankten im Untersuchungszeitraum in Island um etwa zwei Grad (Abbildung 1). Die warmen Phasen entsprechen dabei der Römischen Wärmeperiode vor 2000 Jahren sowie der Mittelalterlichen Wärmeperiode vor 1000 Jahren. Kalte Temperaturen wurden in Island während des Völkerwanderungspessimums sowie der Kleinen Eiszeit registriert (Abbildung 1). Dieses Klimamuster ist mittlerweile von allen Erdteilen dokumentiert und muss daher als global angesehen werden. Die charakteristischen Temperaturschwankungen folgen dabei den bekannten Millenniumszyklen der Sonnenaktivität (siehe Kapitel 3 in „Die kalte Sonne“). 

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Mittelalterliche Wärmeperiode und Kleine Eiszeit als lokales nordatlantisches Phänomen: Seit wann liegt Japan am Atlantik?

Viele Jahre lang versuchten führende Vertreter des Weltklimarats den politischen Entscheidungsträgern und der Bevölkerung weiszumachen, dass die vorindustrielle Temperaturgeschichte angeblich ereignislos verlief und einen erstrebenswerten Idealzustand darstellte. Die Erwärmung des 20. Jahrhunderts hingegen wäre etwas ganz Außergewöhnliches, Gefährliches. Wie wir wissen wendete sich vor wenigen Jahren das Blatt und das unrühmliche Hockey Stick Kapitel endete. Die fehlerhafte Kurve wurde wieder einkassiert und die Mittelalterliche Wärmeperiode sowie die Kleine Eiszeit waren rehabilitiert. 

Wie so oft in der Geschichte ist es im Rückblick schwer zu verstehen, wie es zu diesem historischen Irrweg kommen konnte, der in den späten 1990er Jahren mit einer Doktorarbeit von Michael Mann begann und erst knapp zehn Jahre später mit der Aufdeckung des Wissenschaftsskandals durch Steve McIntyre und Ross McKitrick endete (siehe Buch „The Hockey Stick Illusion“ von Andrew Montford). Dabei ist schwer begreiflich, dass die Hauptakteure und Verfechter des Hockey Sticks noch immer als fachlich und medial hochangesehene Meinungsführer agieren können. 

Eine der Hauptausflüchte war damals, dass die in Europa und Nordamerika nachgewiesene Mittelalterliche Wärmeperiode und Kleine Eiszeit ein lokales, nordatlantisches Phänomen sei. Anderswo auf der Erde wären diese Temperatur-Anomalien mehr als ausgeglichen worden (z.B. Stefan Rahmstorf, Gerald Haug). Jahrelang musste man sich diese Geschichtchen anhören. Und man musste den „Spezialisten“ wohl oder übel vetrauen. Denn wir bezahlten sie ja mit unseren Steuergeldern, damit sie sich um nichts anderes als das Klima kümmern würden und uns diese mühsame Arbeit abnehmen. 

Wer sich jedoch ein wenig in der wissenschaftlichen Literatur auskannte, kam ins Grübeln. Die Mittelalterliche Wärmeperiode und die Kleine Eiszeit als lokales nordatlantisches Phänomen? Eine irre Behauptung. Natürlich waren diese charakteristischen Temperaturschwankungen bereits aus anderen Erdteilen beschrieben worden. Wir wollen hier über eine Fallstudie aus Japan berichten, die bereits im Jahr 1995 in den Geophysical Research Letters erschienen ist, also in den Jahren vor der Hockey Stick Episode. 

Die japanischen Wissenschaftler Hiroyuki Kitagawa und Eiji Matsumoto hatten Anfang der 1990er Jahre auf der südjapanischen Insel Yakushima mithilfe eines Baumringbohrers Kerne aus elf Zedern gewonnen. Die Kerne umfassten dabei Baumringe, die 2000 Jahre zurückreichten. Für die Baumringabfolge bestimmten die Forscher dann die Kohlenstoff-13-Isotopenwerte. Es zeigte sich, dass die delta-13-C Werte in charakteristischer Weise schwankten (Abbildung 1). 

Was bedeuteten diese Schwankungen? Der C13-Gehalt wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter auch der Temperatur. Die japanischen Forscher eichten die Isotopenentwicklung an Bäumen verschiedener Höhenstufen (und damit Temperaturniveaus) über dem Meeresspiegel. Auf diese Weise entwickelten sie eine Formel, mit der die Isotopenänderungen in Temperaturwerte umgerechnet werden konnten. Es zeigte sich, dass die Temperaturen während der vergangenen 2000 Jahre in Süd-Japan um 5°C geschwankt haben. Der zeitliche Verlauf der Temperaturschwankungen kommt uns dabei sehr bekannt vor (Abbildung 2). Es ist ein klarer Millenniumszyklus ausgebildet. Die Kälteperiode der Völkerwanderungszeit, die Mittelalterliche Wärmeperiode, die Kleine Eiszeit und die Moderne Wärmeperiode sind deutlich zu erkennen. Diese Entwicklung ist zudem auch in historischen japanischen Berichten gut dokumentiert. 

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