Kohlendioxid hat in den letzten 485 Millionen Jahren die globalen Temperaturschwankungen auf der Erde verursacht.
Eine neue Studie, die in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, ist die solideste Untersuchung der Erdtemperatur in den letzten 485 Millionen Jahren.
Eine neue Studie, die in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, beschreibt, wie sich die Oberflächentemperatur der Erde in den letzten 485 Millionen Jahren verändert hat. Die Studie wurde gemeinsam von der University of Arizona und dem Smithsonian geleitet. An ihr waren auch die Paläobiologen Scott Wing und Brian Huber vom Smithsonian's National Museum of Natural History beteiligt. Das Forscherteam erstellte eine Kurve der globalen mittleren Oberflächentemperatur (GMST) im Zeitverlauf.
Die neue Kurve deutet darauf hin, dass die Temperatur der Erde während des Phanerozoikums, also in den letzten 540 Millionen Jahren, stärker geschwankt hat als bisher angenommen. Die Kurve hat auch bestätigt, dass die Temperatur der Erde stark mit dem Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre korreliert ist.
Neue Temperaturkurve
Das Team erstellte die Temperaturkurve mithilfe eines Ansatzes, der Datenassimilation genannt wird. Auf diese Weise konnte das Team Daten aus geologischen Aufzeichnungen und Klimamodellen kombinieren, um ein kohärenteres Verständnis des früheren Klimas zu gewinnen.
"Diese Methode wurde ursprünglich für die Wettervorhersage entwickelt", sagt Emily Judd, Hauptautorin und ehemalige Postdoktorandin am National Museum of Natural History und an der University of Arizona. "Anstatt sie zur Vorhersage des zukünftigen Wetters zu verwenden, nutzen wir sie hier zur Vorhersage des früheren Klimas."
"Wenn man die letzten zwei Millionen Jahre untersucht, wird man nichts finden, was so aussieht, wie wir es im Jahr 2100 oder 2500 erwarten", sagte Wing, der Kurator für Paläobotanik des Museums. "Man muss noch weiter zurückgehen, bis zu den Zeiten, als es auf der Erde wirklich warm war, denn nur so können wir besser verstehen, wie sich das Klima in Zukunft verändern könnte.
Die neue Kurve zeigt, dass die Temperatur während des Phanerozoikums stärker schwankte als bisher angenommen. Während dieses Äons lag die globale Durchschnittstemperatur der Erde zwischen 11 und 36 Grad Celsius. Perioden extremer Hitze waren mit einem hohen Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre verbunden.
"Diese Forschungsarbeit zeigt deutlich, dass Kohlendioxid im Laufe der Erdgeschichte der wichtigste Faktor für die globalen Temperaturen ist", so Jessica Yierney, Paläoklimatologin an der Universität von Arizona. "Wenn derCO2-Gehalt niedrig ist, ist die Temperatur kalt; wenn derCO2-Gehalt hoch ist, ist die Temperatur warm.
Die Ergebnisse der Studie zeigen auch, dass die derzeitige globale Durchschnittstemperatur der Erde von 15 Grad Celsius kühler ist als der Planet während eines Großteils des Phanerozoikums. Diedurch den anthropogenen Klimawandel verursachten Treibhausgasemissionen erwärmen die Erde jedochschneller als die schnellsten Erwärmungsereignisse der phanerozoischen Vergangenheit. Die Geschwindigkeit der Erwärmung würde Arten und Ökosysteme auf der ganzen Welt gefährden und führt außerdem zu einem raschen Anstieg des Meeresspiegels. Einige Perioden des raschen Klimawandels im Phanerozoikum haben zu Massenaussterben geführt.
"Der Mensch und die Arten, mit denen wir den Planeten teilen, sind an ein kaltes Klima angepasst", sagte Tierney. "Es ist gefährlich, uns alle schnell in ein wärmeres Klima zu versetzen.
Laufende Forschung
Die neue Studie ist Teil einer laufenden Forschungsarbeit, die 2018 begann, als Wing, Huber und andere Smithsonian-Forscher die "David H. Koch Fossil Hall - Deep Time" des Museums entwickelten. Die neue Halle des Museums soll die Fossilien in seinen Sammlungen in einen Kontext stellen , indem sie aufzeigt, wie sich das Klima im Laufe der Erdgeschichte verändert hat. So zeigen beispielsweise fossile Palmwedel, die in Alaska entdeckt wurden, eine Periode in der Erdgeschichte, in der die globalen Temperaturen viel höher waren als heute.
Das Team wollte den Museumsbesuchern eine Kurve zeigen, die die globale Durchschnittstemperatur der Erde während des Phanerozoikums darstellt, das vor etwa 540 Millionen Jahren begann und bis heute andauert. Wing und Huber stellten fest, dass eine zuverlässige Temperaturkurve für diesen Zeitraum noch nicht existierte, da die Fossilienaufzeichnungen nur lückenhaft sind. Fossilien können einige Hinweise auf frühere Temperaturen liefern, wie etwa die Chemie versteinerter Muscheln, die zum Verständnis früherer Meerestemperaturen beitragen, aber es handelt sich dabei um isolierte Momentaufnahmen einzelner Regionen zu einer bestimmten Zeit. Das macht es schwierig, die globalen Temperaturen in einem globalen Maßstab zu verstehen.
"Es ist, als würde man versuchen, das Bild eines 1000-teiligen Puzzles zu visualisieren, wenn man nur eine Handvoll Teile hat", sagte Judd.
Um eine Temperaturkurve über die Zeit zu erstellen, initiierten Wing, Huber und das Team das Projekt PhanTASTIC (Phanerozoic Technique Averaged Surface Temperature Integrated Curve). Um die genaue Kurve zu erstellen, verwendete das PhanTASTIC-Team Datenassimilation. Sie rekonstruierten Klimaschnappschüsse der Erde zu verschiedenen Zeiten des Phanerozoikums, indem sie alte Ozeantemperaturdaten aus verschiedenen Teilen der Welt mit Computersimulationen des alten Klimas kombinierten.
Das Team wählte mehr als 150 000 veröffentlichte Datenpunkte aus fünf verschiedenen geochemischen Archiven (oder Proxies) für alte Ozeantemperaturen aus, die in alter organischer Materie oder versteinerten Muscheln erhalten sind. Kollegen an der Universität Bristol erstellten 850 Modellsimulationen darüber, wie das Klima der Erde zu verschiedenen Zeitpunkten der Erdgeschichte in Abhängigkeit von der Position des Kontinents und der Zusammensetzung der Atmosphäre ausgesehen hätte. Mit Hilfe der Datenassimilation kombinierte das Team dann die beiden Beweislinien, um eine genauere Kurve der Erdtemperatur in den letzten 485 Millionen Jahren zu erstellen.
Die Studie ist die bisher aussagekräftigste über Temperaturveränderungen, aber das Projekt ist noch lange nicht abgeschlossen, so Huber : "Wir sind uns alle einig, dass dies nicht die endgültige Kurve ist", sagten sie. "Die Forscher werden weiterhin zusätzliche Hinweise auf die tiefe Vergangenheit entdecken, die dazu beitragen werden, diese Kurve in Zukunft zu revidieren."
Quellenhinweis:
- Judd, E.J., Tierney, J.E., Lunt, D.J., Montañez, I.P., Huber, B.T., Wing, S.L. and Valdes, P.J. (2024). A 485-million-year history of Earth’s surface temperature. Science, 385(6715).