Klimaereignisse in der Erdgeschichte und abrupte Klimaereignisse

Die extremen Warm- und Kaltzustände der geologischen Vergangenheit und die plötzlichen Übergänge, die in Eis und Sediment aufgezeichnet sind und zeigen, wie schnell sich das Klima ändern kann.

Definition

Klima der Erdgeschichte bezieht sich auf die großen Warm- und Kaltzustände der fernen geologischen Vergangenheit der Erde, und abrupte Klimaereignisse sind große Reorganisationen des Klimasystems, die über Jahre bis Jahrhunderte auftreten, weitaus schneller als die orbitale Taktung.

Scope

Dieses Thema behandelt das Klima der tiefen geologischen Vergangenheit und die abrupten Ereignisse, die es unterbrechen. Es behandelt den Wechsel zwischen warmen Treibhaus- und kalten Eiszeitzuständen über Millionen von Jahren, hyperthermale Ereignisse wie das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum und die abrupten Übergänge im Jahrtausendmaßstab der letzten Kaltzeit, einschließlich der Dansgaard-Oeschger-Ereignisse und der Jüngeren Dryas, zusammen mit den Ozeanzirkulations- und Rückkopplungsmechanismen, von denen angenommen wird, dass sie solche schnellen Veränderungen antreiben.

Core questions

• Was verursachte den Wechsel der Erde zwischen Treibhaus- und Eiszeitzuständen?
• Wie schnell und wie groß waren vergangene hyperthermale Ereignisse wie das PETM?
• Welche Mechanismen führten zu abrupten Übergängen im Jahrtausendmaßstab?
• Was bedeuten diese Ereignisse für Schwellenwerte und Kipppunkte?

Key theories

Kohlenstoffkreislaufkontrolle des Klimas der Erdgeschichte

Über Millionen von Jahren regulieren Tektonik, Verwitterung und Vulkanismus den atmosphärischen Kohlendioxidgehalt und treiben die langsamen Übergänge zwischen warmen Treibhaus- und kalten Eiszeitzuständen an.

Schwellenwerte der Ozeanzirkulation und abrupte Veränderungen

Schnelle Reorganisationen der atlantischen Umwälzzirkulation, ausgelöst durch Süßwassereintrag, können das regionale Klima innerhalb von Jahrzehnten zwischen Zuständen wechseln lassen, was abrupte Ereignisse der Eiszeit erklärt.

Mechanisms

Auf den längsten Zeitskalen bestimmt das Gleichgewicht zwischen vulkanischer Kohlenstofffreisetzung und -entfernung durch Silikatverwitterung den atmosphärischen Kohlendioxidgehalt und damit, ob sich der Planet in einem warmen oder vergletscherten Zustand befindet. Überlagert sind abrupte Ereignisse: Große, schnelle Kohlenstoffinjektionen erzeugen Hyperthermale, während Süßwasserpulse in den Nordatlantik die Umwälzzirkulation abschalten oder neu starten können, wodurch das regionale Klima innerhalb von Jahren bis Jahrzehnten zwischen verschiedenen Modi wechselt, wie in Eis und Sediment aufgezeichnet.

Clinical relevance

Hyperthermale Ereignisse dienen als natürliche Analoga für die Folgen einer schnellen Kohlenstofffreisetzung, und die Aufzeichnungen abrupter Übergänge zeigen, dass das Klimasystem Schwellenwerte überschreiten und sich weitaus schneller ändern kann als die allmähliche orbitale Taktung.

History

Grönländische Eisbohrkerne in den 1980er und 1990er Jahren zeigten, dass die letzte Kaltzeit von abrupten Dansgaard-Oeschger-Erwärmungen unterbrochen war, was die Annahme, dass sich das Klima nur allmählich ändert, umstieß; Tiefseeaufzeichnungen kartierten derweil den langen Treibhaus-zu-Eiszeit-Trend der letzten fünfundsechzig Millionen Jahre und Ereignisse wie das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum.

Debates

Quelle und Rate des Kohlenstoffs im PETM

Die Herkunft, die Gesamtmenge und die Freisetzungsrate des Kohlenstoffs, der das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum antrieb, werden diskutiert, mit direkter Relevanz dafür, wie es sich zu den heutigen Emissionen verhält.

Key figures

• Richard Alley
• Wallace Broecker
• James Zachos
• Thomas Stocker

Seminal works

• zachos2001
• alley2000

Frequently asked questions

Wie schnell kann sich das Klima auf natürliche Weise ändern?

Eisbohrkerne zeigen, dass sich das regionale Klima während vergangener abrupter Ereignisse innerhalb von Jahrzehnten um mehrere Grad verschoben hat, weitaus schneller als die langsame Taktung der Eiszeiten.

Was war das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum?

Es war eine schnelle globale Erwärmung vor etwa 56 Millionen Jahren, angetrieben durch eine große Kohlenstofffreisetzung, die oft als natürliches Analogon für heutige Emissionen untersucht wird.