Das Klima der letzten 1000 Jahre
Das Klima der Erde zeigt seit dem Mittelalter verschiedene kalte und warme Phasen, von denen die Erwärmung am Ende des 20. Jahrhunderts besonders hervorragt.
Änderungen des Klimas
Das auffälligste Merkmal des Klimas in den letzten 1000 Jahren ist der Temperaturanstieg am Ende des 20. Jahrhunderts, der nach heutiger Auffassung auf anthropogene Treibhausgasemissionen zurückzuführen ist. Von dieser Besonderheit abgesehen schwanken die globalen Mitteltemperaturen um nicht mehr als 0,5 oC. Das Jahrtausend beginnt mit einer relativ warmen Klimaepoche, dem "Mittelalterlichen Klimaoptimum". Der Höhepunkt dieser Epoche lag in Island und Nordamerika um 1100, in England um 1200 bis 1300. In einzelnen Regionen wie etwa in England lagen die Temperaturen um 1 bis 1,5 oC höher als im 20. Jahrhundert, was u.a. hier den Weinanbau ermöglichte. Die Besiedlung Islands und Grönlands und die Entdeckung Amerikas durch die Wikinger fielen in diese Zeit.
Zwischen 1200 und 1400 verschlechterte sich das Klima rapide, und nach dieser "Klimawende" begann die sogenannte "Kleine Eiszeit", die bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts andauerte und danach von dem "Modernen Optimum" (Christian Schönwiese), d.h. der gegenwärtig noch andauernden Erwärmung, abgelöst wurde. Ihr Beginn war gekennzeichnet durch intensive Sturmfluten an der deutschen und holländischen Küste im 14. Jahrhundert, denen Tausende von Menschen zum Opfer fielen und die den Küstenverlauf stark veränderte. Ganz Europa war im 14. Jahrhundert von kalten Sommern und Missernten heimgesucht, und viele Regionen, z.B. in England, verzeichneten Bevölkerungsrückgänge, die die durch die Pest sogar noch übertrafen.1 Die normannische Besiedlung Grönlands endete mit einer Katastrophe.
Abb. 1: Rekonstruierte Temperaturänderungen der letzten 1300 Jahre nach Proxydaten (Baumringe, Eisbohrkerne, Sedimente, Korallen u.a.) sowie instrumentellen Messungen: Die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts ist sehr wahrscheinlich die wärmsten Klimaperiode seit 1300 Jahren und das letzte Jahrzehnt das wärmste in dieser Zeit.3
Mittelalterliche Warmzeit
Diese regionalen Klimaänderungen dürfen jedoch nicht mit der globalen Entwicklung und auch nicht mit der der Nordhalbkugel verwechselt werden. So war auch während des "mittelalterlichen Klimaoptimums" die Durchschnittstemperatur auf der Nordhalbkugel niedriger als heute. Sie war etwa so hoch wie in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts, jedoch etwa im Hochmittelalter (ca. 1000 bis 1300) kühler als in den Jahrzehnten nach 1970.5 Während dieser Zeit waren die Temperaturen aller Wahrscheinlichkeit nach auch niedriger als zur Zeit des sogenannten Hauptoptimums des Holozäns vor 6000 bis 7000 Jahren.
Die räumliche Verbreitung der relativ warmen Temperaturen in der Mittelalterlichen Warmzeit scheint nicht so einheitlich gewesen zu sein wie die Erwärmung der Gegenwart. So lagen die Temperaturen auf Grönland deutlich über denen der meisten anderen Regionen. Wahrscheinlich war etwa ein Drittel der Erde im Mittelalter wärmer als die entsprechenden Gebiete heute, während zwei Drittel kühler waren als im späten 20. Jahrhundert.5
Ein weiteres Merkmal des mittelalterlichen Klimas waren langanhaltende und starke Dürren in manchen Regionen, so in den westlichen und inneren Vereinigten Staaten und im nördlichen Mexiko.5 Im Vergleich zur Kleinen Eiszeit war es auch in Südeuropa verhältnismäßig trocken. Feucht war es dagegen in Nordwesteuropa, im südöstlichen Europa und im Mittleren Osten.
Als Ursachen für die mittelalterlichen Klimaverhältnisse werden sowohl externe Antriebe wie interne Klimaschwankungen diskutiert. Lange Zeit wurde die Sonnenaktivität für die höheren Temperaturen verantwortlich gemacht. Allerdings werden die komplizierten Wechselwirkungen zwischen Sonneneinstrahlung und dem Klima, insbesondere der atmosphärischen Zirkulation, immer noch unzureichend verstanden. Möglicherweise haben interne klimatische Mechanismen relativ kleine Änderungen der Sonneneinstrahlung erheblich verstärkt.
Kleine Eiszeit
Auch die Kleine Eiszeit ist keineswegs einheitlich abgelaufen, sondern zeigt vor allem über den Landgebieten der Nordhalbkugel deutliche Schwankungen. So war das ganze 17. Jahrhundert wahrscheinlich die längste Periode anhaltend kalter Bedingungen während des Jahrtausends. Die Temperaturen lagen um bis zu 1 oC unter dem Mittel der letzten Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts (1961-1990) und waren besonders niedrig im Späten Maunder-Minimum (1675-1715). Darauf folgte ein milderes 18. und ein wieder kühleres 19. Jahrhundert.2 Die Entwicklung lief jedoch weder hemisphärisch noch global synchron ab. Die Kleine Eiszeit zeigte sich am deutlichsten in der Nordatlantikregion. So gab es in Mitteleuropa ungewöhnlich kalte und trockene Winter mit 1-2 oC unter den normalen Werten des 17. Jahrhunderts. Das kühle 19. Jahrhundert war dagegen mehr in Nordamerika als in Eurasien ausgeprägt. Die wesentlich spärlicheren Daten der Südhalbkugel zeigen keine sichtbaren Schwankungen zwischen den Jahrhunderten, auch wenn ein etwas kühleres 19. Jahrhundert erkennbar ist. Eine global einheitliche Klimaänderung scheint es im letzten Jahrtausend nur in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts gegeben zu haben.
Ursachen der Klimaänderungen
Abb. 2: Temperatur, Sonneneinstrahlung und Vulkanismus in den letzten 1000 Jahren6
Als Ursachen für die Klimaänderungen der letzten 1000 Jahre werden neben anthropogenen Faktoren vor allem Schwankungen der Sonneneinstrahlungen und Vulkanausbrüche diskutiert.4 Daneben spielten offensichtlich auch interne Klimaschwankungen und Rückkopplungsmechanismen eine gewichtige Rolle. Die Untersuchungen von grönländischen und antarktischen Eisbohrkernen haben ein ziemlich lückenloses Bild vulkanischer Eruptionen während der letzten 1000 Jahre entstehen lassen. Darin zeigt sich der Ausbruch des Krakatau 1883 ebenso wie der des Tambora (1815) und die wahrscheinlich größte Eruption des Jahrtausends im Jahre 1259, die im Vergleich zum Ausbruch des Krakatau eine acht Mal so große Sulfat-Konzentration im Eis hinterließ. Die Sonneneinstrahlung weist während der letzten 1000 Jahre zwei Maxima auf, das eine während des Mittelalters, das andere im 20. Jahrhundert, während sie während der kleinen Eiszeit relativ niedrig war. Das Minimum lag im 15. Jahrhundert.
In der vorindustriellen Zeit wurde die klimatische Variabilität nahezu ausschließlich durch den Vulkanismus und die Schwankungen in der Sonneneinstrahlung bestimmt. Die Variabilität der Solarstrahlung hatte einen Klimaeffekt von ca. 0,2-0,4 oC. Der Vulkanismus hat wahrscheinlich die spätmittelalterliche "Klimawende" ausgelöst und war auch für das Klima der "Kleinen Eiszeit" weitgehend mitverantwortlich. Der vulkanische Anteil an den Klimaänderungen zwischen 1400 und 1850 wird auf 41-49% geschätzt. Im 20. Jahrhundert hatte die solare Einstrahlung einen relativ großen Einfluss von ca. 0,15-0,2 oC auf die Erwärmung in der ersten Jahrhunderthälfte, während die Erwärmung gegen Ende des Jahrhunderts größtenteils durch anthropogene Treibhausgas-Emissionen verursacht wurde.
Anmerkungen:
1. Schönwiese, Christian (1995): Klimaänderungen. Daten, Analysen, Prognosen, Berlin Heidelberg
2. Jones, P. D., T. J. Osborn, and K. R. Briffa (2001): The Evolution of Climate Over the Last Millennium, Science 292, 662-667
3. Abb. verändert nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 6.10
4. vgl. T.J. Crowley (2000): Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years, Science 2000 289, 270-277; IPCC 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Houghton, J.T. et al., eds.), Cambridge and New York 2001, 2.3.3
5. Diaz, H. F., et al. (2011): Spatial and temporal characteristics of climate in Medieval times revisited, Bulletin of the American Meteorological Society, 92, 1487–1500
6. Eigene Darstellung nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 6.10 und 6.13