Das Pliozän, eine geologische Epoche vor zwei bis fünf Millionen Jahren mit CO2-Werten wie heute, ist laut einer neuen Studie ein gutes Analogon für zukünftige Klimavorhersagen.

Das Mauna Loa Observatorium in Hawaii verzeichnete kürzlich die höchste Kohlendioxidkonzentration in der Geschichte der Menschheit. Das letzte Mal, dass der CO2-Wert den Wert von 400 parts per million überstieg, war während des Pliozäns, als die Ozeane einen Anstieg von 50-Fuß verzeichneten und sich kleine Eiskappen kaum an den Polen festsetzten.

„Das Pliozän war keine Welt, in der Menschen und unsere Vorfahren lebten“, sagt die Hauptautorin Jessica Tierney, Professorin für Geowissenschaften an der University of Arizona. "Wir haben erst am Ende damit begonnen, uns weiterzuentwickeln."

Ein Holzstich von Eduard Riou zeigt eine Landschaftsansicht des Pliozäns. Das Bild wurde in die späten 1800s geätzt, als die CO2-Werte um 295 ppm schwebten. (Bildnachweis: Welcome Library)

Tierney ist der Ansicht, dass die Forscher das Pliozän nutzen können, um die Klimaveränderungen der nahen Zukunft zu verstehen, nachdem 415 parts per million CO2 erreicht wurde. Frühere Studien versuchten dies, aber eine nagende Diskrepanz zwischen Klimamodellen und fossilen Daten aus diesem Teil der Erdgeschichte verwirrte alle möglichen Einsichten.

Die neue Studie in Geophysical Research LettersDie Diskrepanz zwischen fossilen Daten und Klimamodellsimulationen, die eine andere, zuverlässigere Art fossiler Daten verwendeten als frühere Studien, wird behoben.

Irre Veränderungen

Vor der industriellen Revolution bewegten sich die CO2-Werte um 280 ppm. Für die Perspektive dauerte es über zwei Millionen Jahre, bis die CO2-Werte von 400 ppm auf vorindustrielle Werte zurückgingen. In etwas mehr als 150 Jahren hat die Menschheit dazu geführt, dass diese Niveaus wieder anstiegen.

Frühere Proxy-Messungen der Pliozän-Meeresoberflächentemperaturen führten zu dem Schluss, dass eine wärmere Erde den tropischen Pazifik in einem äquatorialen Wettermuster namens El Niño festsetzt.

Während die Passatwinde von Ost nach West über die warmen Oberflächengewässer des Pazifischen Ozeans fegen, sammelt sich im östlichen Pazifik normalerweise warmes Wasser an, das die westliche Seite des Ozeans um etwa 7 bis 9 Grad Fahrenheit abkühlt. Während eines El Niño sinkt der Temperaturunterschied zwischen Ost und West jedoch auf knapp 2-Grad und beeinflusst die Wetterbedingungen auf der ganzen Welt, einschließlich Südarizona. El Niños kommen normalerweise alle drei bis sieben Jahre vor, sagt Tierney.

Das Problem ist, dass Klimamodelle des Pliozäns, die CO2-Werte von 400 ppm enthielten, keinen dauerhaften El Niño zu simulieren schienen, ohne irre, unrealistische Änderungen an den Modellbedingungen vorzunehmen.

"Dieses Papier wurde entworfen, um dieses Konzept des permanenten El Niño zu überdenken und zu prüfen, ob es einer erneuten Analyse der Daten wirklich standhält", sagt sie. "Wir finden, dass es nicht hält."

Fett-Thermometer für die Pliozän-Temperatur

Vor ungefähr 20 Jahren stellten Wissenschaftler fest, dass sie auf der Grundlage einer chemischen Analyse einer bestimmten Art von versteinerter Schale eines Planktontyps namens Foraminifera auf vergangene Temperaturen schließen konnten.

"Wir haben keine Thermometer, die in das Pliozän passen, deshalb müssen wir stattdessen Proxy-Daten verwenden", sagt Tierney.

Seitdem haben Wissenschaftler gelernt, dass die Chemie der Ozeane die Foraminiferen-Messungen verzerren kann, und Tierney und ihr Team verwendeten stattdessen eine andere Proxy-Messung - das Fett, das von einem anderen Plankton namens Coccolithophoren produziert wird. Wenn die Umgebung warm ist, produzieren Coccolithophore eine etwas andere Art von Fett als wenn es kalt ist, und Paläoklimatologen können die Veränderungen des in Ozeansedimenten konservierten Fettes ablesen, um die Meeresoberflächentemperaturen abzuleiten.

„Dies ist eine sehr gebräuchliche und zuverlässige Methode, um vergangene Temperaturen zu erfassen. Viele Menschen haben diese Messungen im Pliozän durchgeführt. Wir haben Daten aus der ganzen Welt “, sagt Tierney. "Jetzt verwenden wir dieses Fett-Thermometer, von dem wir wissen, dass es keine Komplikationen gibt, und wir sind sicher, dass wir ein saubereres Ergebnis erzielen können."

"Alles checkt aus"

Die Forscher stellten fest, dass der Temperaturunterschied zwischen der Ost- und der Westseite des Pazifiks zwar abnahm, jedoch nicht ausreichte, um als vollwertiger permanenter El Niño eingestuft zu werden.

„Wir hatten kein festes El Niño, das war also eine extreme Interpretation dessen, was passiert ist. Aber der Ost-West-Unterschied nimmt ab - das stimmt immer noch. “

Der Ostpazifik wurde wärmer als der Westpazifik, was dazu führte, dass die Passatwinde nachließen und sich die Niederschlagsmuster änderten. Trockene Orte wie Peru und Arizona könnten feuchter gewesen sein. Diese Ergebnisse aus dem Pliozän stimmen mit den Vorhersagen zukünftiger Klimamodelle überein, da die CO2-Werte 400 ppm erreichen.

Dies ist vielversprechend, da die Proxy-Daten jetzt mit den Pliozän-Klimamodellen übereinstimmen. "Es ist alles erledigt", sagt Tierney.

Das Pliozän war jedoch eine Zeit in der Erdgeschichte, in der sich das Klima langsam abkühlte. Heute wird das Klima sehr schnell wärmer. Können wir wirklich ein ähnliches Klima erwarten?

"Der Grund, warum der Meeresspiegel und die Eisdecke heute nicht ganz mit dem Klima des Pliozäns übereinstimmen, ist, dass das Schmelzen der Eisdecke einige Zeit in Anspruch nimmt", sagt Tierney.

"Die Veränderungen in der Atmosphäre, die als Reaktion auf CO2 auftreten, wie die Veränderungen der Passatwinde und Niederschlagsmuster, können jedoch definitiv innerhalb der Zeitspanne eines menschlichen Lebens auftreten."

Quelle: Mikayla Mace für University of Arizona

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