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Woher der Wind am Mittelmeer wehte in der letzten Eiszeit

01.08.2008
Tübinger Geowissenschaftler untersuchen das frühere Klima - Veröffentlichung in "Science"

Das Klima vergangener Zeiten wird untersucht, um die natürlichen Klimaschwankungen und die Funktionsweise des Klimasystems auch heute und für die Zukunft besser zu verstehen.

Unter der Leitung des Geologen Prof. Joachim Kuhlemann vom Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen hat eine Forschergruppe die durchschnittlichen atmosphärischen Strömungen im Mittelmeerraum während des letzten Eiszeitmaximums (Letztes Glaziales Maximum - LGM) vor 23.000 bis 19.000 Jahre vor heute in einer dreidimensionalen Struktur rekonstruiert. Beteiligt waren Prof. Michal Ku?era und Ingrid Krumrei vom gleichen Institut sowie Kollegen des National Oceanography Centre Southampton und von der ETH Zürich.

Bei den Untersuchungen zeigte sich, dass Polarluft zwar häufiger, aber nicht stärker als heute in den Mittelmeerraum einbrach. Hauptergebnis der Studie ist, dass wesentliche Elemente der atmosphärischen Strömungen in der Eiszeit (LGM) weniger vom heutigen Zustand abwichen als zuvor angenommen. Außerdem bestehen auch größere Ähnlichkeiten als bisher gedacht zwischen der letzten Eiszeit und der "Kleinen Eiszeit", die vom 15. bis 19. Jahrhundert n. Chr. dauerte. Die Studienergebnisse werden von der Fachzeitschrift Science online veröffentlicht am 31. Juli 2008, 20 Uhr (http://www.sciencexpress.org).

Um die Vorhersagekraft von Klimamodellen mit hoher regionaler Auflösung zu verbessern, müssen Daten des früheren Klimas, des Paläoklimas, als Abbild einer beobachteten Entwicklung eingebracht werden. Klimavorhersagen sind für den dicht besiedelten Mittelmeerraum von besonderem Interesse, da laut Weltklimarat der Vereinten Nationen (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC; Report IV) diese Region künftig besonders stark von Dürren, Hitzewellen und Großbränden betroffen sein wird.

Die Verfügbarkeit von Wasser ist in dieser Region besonders kritisch. Die Tübinger Studie zeigt, wo die Niederschlagsmengen im Mittelmeerraum in der Eiszeit (LGM) besonders groß waren und welche Ursachen es für lokal stärkere Niederschläge gab. Eine geeignete Studienregion für solche Niederschlagsrekonstruktionen mit hoher räumlicher Auflösung wurde auf der Insel Korsika gefunden. Dieses "Gebirge im Meer", das bis zu 2706 Meter hoch ist, befindet sich in einer klimatischen Schlüsselposition in einem Gebiet, durch das oft Mittelmeer-Tiefdruckgebiete ziehen.

In der Studie wurden im Wesentlichen die Oberflächentemperaturen des Meerwassers während der Eiszeit (LGM) mit der Höhenlage der klimatischen Schneegrenze verglichen. Diese ergibt sich aus der Temperatur und dem Niederschlag (Schnee). Diese beiden Steuerungsfaktoren wurden hinsichtlich ihrer jeweiligen Bedeutung abgeschätzt. Durch die hohe räumliche Dichte, mit der Daten der Meerwassertemperaturen und Schneegrenze erhoben worden sind, konnten in der Studie erstmals die atmosphärischen Strömungen im Hochglazial (LGM) in einer dreidimensionalen Struktur rekonstruiert werden.

Diese Befunde werden mit heutigen klimasteuernden Mechanismen sowie historischen Hinweisen zum Klima der Kleinen Eiszeit verglichen. Eine der Schlüsselbeobachtungen besagt, dass Polarluft öfter, aber nicht mit stärkerem Wind ins Mittelmeer eingebrochen ist als heutzutage. Derartige Polarlufteinbrüche kommen weiterhin vor.

Ein Beispiel vom 8. bis 14. Februar 2006 zeigt, wie ein solches, relativ seltenes Ereignis von einigen Tagen die Klimabedingungen und die Gesellschaft beeinflusst. In diesem Zeitraum rotierte ein stagnierendes Tiefdruckgebiet über Zentraleuropa, das über die Westseite zwischen Alpen und Pyrenäen hindurch Polarluft nach Süden in das westliche Mittelmeergebiet schaufelte. Im Rückseitenwirbel der Alpen bildeten sich in der Folge im Golf von Genua mehrere Tochter-Zyklone, die die Polarluft weiter nach Süden vorantrieben.

Beim Abwandern nach Osten oder Südosten erzeugen solche kleinen Tiefdruckgebiete starken Wind, dem oft Kälte und starker Schneefall auf der Nordseite (= Rückseite) des abziehenden Tiefs folgen. Im Februar 2006 gab es vor dem Polarlufteinbruch im Mittelmeergebiet starken Schneefall in Mitteleuropa, insbesondere in Bayern. Etliche solcher Ereignisse in den Wintern 2005 und 2006 fanden in den Medien mit Bildern von Schnee in der Sahara (Ost-Algerien) und an den Stränden Mallorcas sowie tagelang blockierten Straßen in Süditalien ihren Niederschlag.

Solche Ereignisse können mehr als einen Meter Schnee in den mediterranen Gebirgen liefern und auf Korsika selbst Ende Mai bis Anfang Juni vorkommen (wie 2006, 2007, and 2008, bis 50 Zentimeter Schnee). Diese Schneemengen stellen die Wasserreserve im trockenen Mittelmeersommer dar. Es scheint nunmehr, dass solche Ereignisse nicht nur in der Kleinen Eiszeit, sondern auch im letzten Hochglazial viel häufiger vorkamen. Diese Beobachtungen sind wichtige Kriterien zur Überprüfung der Qualität von regionalen Klimamodellen, bevor diese auf künftige Klimavorhersagen im Mittelmeerraum angewendet werden.

Nähere Informationen:
Prof. Dr. Joachim Kuhlemann,
Institut für Geowissenschaften,
Wilhelmstraße 56, 72074 Tübingen,
Tel. 070 71 2974701, E-Mail kuhlemann@uni-tuebingen.de
Die Publikation: "Science", 31. Juli 2008, 20 Uhr unter http://www.sciencexpress.org. J. Kuhlemann, E. J. Rohling, I. Krumrei, P. Kubik, S. Ivy-Ochs, M. Ku?era: "Regional synthesis of Mediterranean atmospheric circulation during the Last Glacial Maximum."
Kurze Erläuterung der Methoden
Die Schneegrenze kann nur für Zeiten der maximalen Gletscherausdehnung rekonstruiert werden. Nach dem Hochglazial folgten etliche weitere, aber geringere Gletschervorstöße, für die ebenfalls die Schneegrenze berechnet werden kann. Die Schneegrenze wird anhand der Gletscherausdehnung bestimmt. Dabei werden Geländeformen wie Moränen und Schliffkanten kartiert sowie Datierungen vorgenommen.

Die Schneegrenze trennt den oberen Gletscherbereich, wo mehr Schnee fällt, als im Sommer abtaut, vom unteren Bereich, wo mehr Schnee abtaut als fällt. Die Schneegrenze fällt nach Norden leicht ab. Werden diese regionalen Unterschiede in einer Karte zusammengetragen, ergibt sich das Abbild des regionalen Klimas im alpinen Höhenbereich (Online Supplement). Bei Gletschervorstößen werden Gesteinsblöcke nach unten transportiert und abgeschliffen. Bei etlichen davon ist die Dauer der Exposition bestimmt worden. Die Datierung beruht auf der Zählung radioaktiver Elemente, die durch Beschuss hochenergetischer kosmischer Strahlung in stabilen Mineralen wie z. B. Quarz entstehen. Ein Beispiel ist in Abbildung 2 gezeigt, wo mehrere Findlinge auf einer Schmelzwasser-Terrasse liegen geblieben sind. Vier solcher Terrassen bildeten sich 250 Meter über dem Talboden bei vier Gletschervorstößen im Hochglazial, die jeweils etwas schwächer als die vorhergehenden waren. Die Lagerung und die Expositionsalter sind in Abbildung 3 schematisch dargestellt. Oberhalb des ehemaligen Eisrandes sind Almen verbreitet (Abbildung 4), die durch steile und felsige Abbrüche vom Talboden getrennt sind.

EBERHARD KARLS UNIVERSITÄT TÜBINGEN
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Wilhelmstr. 5 · 72074 Tübingen
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