Klimauhr um 50 Millionen Jahre zurückdrehen

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Unsere Zukunft auf der Erde kann auch unsere Vergangenheit sein.

In einer am 10.12.2018 in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studie zeigen Forscher, dass der Mensch einen langfristigen, mindestens 50 Millionen Jahre zurückreichenden Abkühlungstrend umkehrt. Und das hat nur zwei Jahrhunderte gedauert. Bis 2030 wird erwartet, dass das Klima der Erde dem des Mittel-Pliozäns ähnelt und mehr als 3 Millionen Jahre in der Erdzeit zurückreicht. Ohne Reduzierung unserer Treibhausgasemissionen könnten unsere Klimata bis 2150 mit dem warmen und weitgehend eisfreien Eozän verglichen werden, einer Erdepoche vor 50 Millionen Jahren.

– Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

„Wenn wir über die Zukunft in Bezug auf die Vergangenheit nachdenken, wo wir hingehen, gibt es Neuland für die menschliche Gesellschaft“, sagt der Hauptautor der Studie, Kevin Burke, Doktorand im Labor des Paläoökologen John „Jack“ Williams,  Professor für Geographie an der University of Wisconsin-Madison. „Wir bewegen uns in einem extrem schnellen Zeitrahmen auf sehr dramatische Veränderungen zu, die einen Trend der planetarischen Abkühlung in wenigen Jahrhunderten umkehren.“

Alle Arten auf der Erde hatten heute einen Vorfahren, der das Eozän und das Pliozän überlebte, aber es bleibt abzuwarten, ob sich der Mensch und die uns bekannte Flora und Fauna an diese schnellen Veränderungen anpassen können. Die beschleunigte Veränderungsrate scheint schneller zu sein als alles, was das Leben auf dem Planeten je erlebt hat.

Die neue Studie baut auf der 2007 erstmals veröffentlichten Arbeit von Williams und Kollegen auf, die zukünftige Klimaprojektionen mit historischen Klimadaten aus dem frühen 20. Jahrhundert verglich. Die neue Studie stützt sich auf umfangreiche Daten über die Klimabedingungen, um die geologische Vergangenheit der Erde viel tiefer zu erforschen und diese Vergleiche zu erweitern.

„Wir können die Vergangenheit als Maßstab nehmen, um die Zukunft zu verstehen, die sich so sehr von allem unterscheidet, was wir in unserem Leben erlebt haben“, sagt Williams. „Die Menschen haben es schwer zu sagen, wie die Welt in fünf oder zehn Jahren aussehen wird. Dies ist ein Werkzeug, um das vorherzusagen – wie wir diese Wege gehen, und mit tiefen geologischen Analoga aus der Erdgeschichte über Veränderungen in der Zeit nachzudenken.“

Im Eozän wurden die Kontinente der Erde enger gepackt und die globalen Temperaturen lagen im Durchschnitt 13 Grad Celsius wärmer als heute. Dinosaurier waren vor kurzem ausgestorben und die ersten Säugetiere, wie angestammte Wale und Pferde, breiteten sich auf der ganzen Welt aus. Die Arktis war von sumpfigen Wäldern besiedelt, wie sie heute im Süden der USA vorkommen. Im Pliozän verbanden sich Nord- und Südamerika tektonisch, das Klima war trocken, Landbrücken erlaubten die Ausbreitung von Tieren über Kontinente und der Himalaya bildete sich. Die Temperaturen waren zwischen 1,8 und 3,6 Grad Celsius wärmer als heute.

Für die Studie untersuchten Burke und Williams – zusammen mit Kollegen von der University of Bristol, der Columbia University, der University of Leeds, dem NASA Goddard Institute for Space Studies und dem National Center for Atmospheric Research – die Ähnlichkeiten zwischen zukünftigen Klimaprojektionen, wie sie vom Fünften Bewertungsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change dargelegt wurden, und mehreren Perioden der Geogeschichte. Dazu gehörten das Früheozän, das Mittel-Pliozän, das Letzte Interglazial (vor 129 bis 116 tausend Jahren), das Mittel-Holozän (vor 6.000 Jahren), die vorindustrielle Ära (vor 1850 n. Chr.) und das frühe 20. Jahrhundert.

Sie verwendeten den Repräsentativen Konzentrationspfad 8.5 (Representative Concentration Pathway 8.5 – RCP8.5), ein Zukunftsszenario, in dem wir die Treibhausgasemissionen nicht mindern, und RCP4.5, ein Szenario, in dem wir die Treibhausgasemissionen moderat reduzieren, und Klimasimulationen mit drei verschiedenen, aber etablierten Modellen: dem Hadley Centre Coupled Model Version 3, dem Goddard Institute for Space Studies ModelE2-R und dem Community Climate System Model. Obwohl seinerseits nicht ohne Mängel, stellt jedes dieser Modelle die besten verfügbaren Daten und modernsten Techniken dar.

In beiden Szenarien und in jedem Modell ähnelte das Erdklima im Vergleich zu früheren Epochen bis 2030 (unter RCP8.5) oder 2040 (unter RCP4.5) am ehesten dem Mittel-Pliozän. Im Rahmen des Treibhausgas-Stabilisierungs-Sszenarios von RCP4.5 stabilisiert sich das Klima dann bei mittleren pliozänähnlichen Bedingungen, aber unter den höheren Treibhausgasemissionen von RCP8.5 erwärmt sich das Klima weiter, bis es 2100 beginnt, dem Eozän zu ähneln, und erreicht bis 2150 eozänähnliche Bedingungen breiter.

Die Modelle zeigten diese tiefen geologischen Klimata, die zuerst aus der Mitte der Kontinente auftauchten und sich dann im Laufe der Zeit nach außen ausdehnten. Temperaturen steigen, Niederschläge nehmen zu, Eiskappen schmelzen und das Klima wird in der Nähe der Erdpole gemäßigt. „Madison (Wisconsin) wärmt sich mehr auf als Seattle (Washington), obwohl beide auf dem gleichen Breitengrad liegen“, erklärt Williams. „Wenn man liest, dass sich die Welt in diesem Jahrhundert um 3 Grad Celsius erwärmen wird, sollten wir in Madison mit einer Verdoppelung des globalen Durchschnitts rechnen.“

Die Studie zeigte auch, dass unter RCP8.5 auf fast 9 Prozent des Planeten „neuartige“ Klimata entstehen. Dies sind Bedingungen, die keinen geologischen oder historischen Präzedenzfall kennen und sich auf Ost- und Südostasien, Nordaustralien und die Küstenamerikas konzentrieren. „Basierend auf Beobachtungsdaten verfolgen wir das obere Ende der Emissionsszenarien, aber es ist noch zu früh, um das zu sagen“, sagt Burke. „Wir könnten irgendwo zwischen RCP4,5 und RCP8,5 liegen, aber wenn wir unsere Bemühungen um den Klimaschutz verstärken – wie z.B. die Umstellung auf erneuerbare Energien – könnten wir uns näher am unteren Ende befinden.“

Vor etwa einem Jahrzehnt haben der schwedische Wissenschaftler Johan Rockström und seine Kollegen die Idee des safe operating space (etwa „sicherer Betriebsraum“) vorgestellt und dabei auf die klimatischen Bedingungen hingewiesen, unter denen sich moderne Agrargesellschaften entwickelt haben. Durch den Vergleich mit der tiefen Vergangenheit, sagen Williams und Burke, sind wir in der Lage, die planetarischen Grenzen und Schwellen, die diesen Raum beschreiben, besser zu verstehen.

„Je weiter wir uns vom Holozän entfernen, desto größer ist das Potenzial, das wir aus einem sicheren Betriebsraum herausbekommen“, sagt Williams, Mitglied des UW-Madison Nelson Institute Center for Climatic Research. „In den etwa 20 bis 25 Jahren, in denen ich vor Ort gearbeitet habe, sind wir von der Erwartung, dass der Klimawandel eintreten wird, zur Erkennung der Auswirkungen übergegangen, und jetzt sehen wir, dass er Schaden verursacht. Menschen sterben, Eigentum wird beschädigt, es gibt verstärkte Brände und Stürme, die auf den Klimawandel zurückzuführen sind. Es gibt mehr Energie im Klimasystem, was zu intensiveren Ereignissen führt.“

In ihrem Beitrag versuchen die Forscher, eine Balance zwischen Alarm und Optimismus zu finden. Auf der einen Seite geht die Erde in das Unbekannte im Leben unserer Kinder und Enkelkinder. Auf der anderen Seite hat sich das Leben längst als belastbar erwiesen. Und, sagt Williams, vielerorts bewegen wir uns weg von fossilen Brennstoffen hin zu nachhaltigeren und CO2-freien Energiequellen. Aber es muss noch mehr getan werden.

„Wir haben in der Erdgeschichte große Dinge erlebt – neue Arten haben sich entwickelt, das Leben hält an und Arten überleben. Aber viele Arten werden verloren gehen, und wir leben auf diesem Planeten“, so Williams. „Das sind Dinge, um die wir uns Sorgen machen sollten, also zeigt uns diese Arbeit, wie wir unsere Geschichte und die Erdgeschichte nutzen können, um die heutigen Veränderungen zu verstehen und wie wir uns am besten anpassen können.“

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