Das Jüngere-Dryas-Ereignis
Der Blick auf die Thermohaline Zirkulation (THC) im Eiszeitalter zeigt, dass es nicht nur einen Zustand der THC im Nordatlantik gibt. Sie wies sowohl während der Kernphase der letzten Eiszeit wie auch an deren Ende eine stärker und schwächer ausgeprägte Konvektion bis hin zum völligen Abbruch der Tiefenwasserbildung auf.
Im Gegensatz zu dem relativ stabilen Klima des Holozäns, d.h. der letzten 10 000 Jahre, zeigt das Klima der letzten Kaltzeit, der sogenannten Würm-Kaltzeit zwischen 10 000 und 100 000 vh., starke Schwankungen zwischen warmen und kalten Phasen, besonders ausgeprägt im nordatlantischen Raum. Die bekannteste und am besten erforschte plötzliche Klimaänderung dieser Art ist das sogenannte Jüngere-Dryas-Ereignis am Ende der letzten Kaltzeit vor rund 12 900 bis 11 700 Jahren. Die Temperatur sank zu Beginn dieser Periode in wenigen Jahrzehnten um mehrere Grad. In NW-Europa lagen die Sommertemperaturen um 4 °C niedriger als in der vorher gegangenen Alleröd-Periode um 13 000 Jahre vh., und die Meeresoberflächentemperaturen waren im Nordatlantik im Mittel um 2,4 °C geringer, weiter nördlich sogar um 5 °C.1 Vor allem die Erwärmung am Ende dieser Phase war sehr abrupt und betrug in großen Teilen der nördlichen Hemisphere bis zu 10 oC in 50 Jahren.2 Die klimatischen Folgen erstreckten sich über die gesamte Nordhemisphäre und sogar bis zur Antarktis. Durch die kälteren Temperaturen im Nordwinter wurde die Innertropische Konvergenzzone nach Süden verschoben und veränderte die atmosphärische Zirkulation der Südhalbkugel. Der Asiatische Monsun schwächte sich ab, und über Indonesien erhöhten sich die Niederschläge.3
Als Ursache für den plötzlichen Temperaturabfall wird heute vor allem ein Aussetzen oder eine deutliche Schwächung der Tiefenkonvektion im Nordatlantik angenommen,1 die die am Ende der letzten Kaltzeit gerade wieder belebte Warmwasserheizung durch den Golfstrom abstellte. Als Grund für das Aufhören der Tiefenkonvektion wird eine plötzliche und gewaltige Schmelzwasserzufuhr über die Labradorsee in das Absinkgebiet der thermohalinen Zirkulation debattiert. Eine wichtige Rückkopplung stellte die Bildung von ausgedehntem Meereisflächen im Winter dar, durch die die einfallende Sonnenstrahlung reflektiert wurde.4
Abb. 1: Der Laurentische Eisschild mit seinen Grenzen vor 21000 und vor 13000 Jahren. Die blauen Pfeile zeigen die wichtigsten kontinentalen Abflüsse, 1 über das Mississippi-Tal, 2 über den Hudson-River, 3 über den St. Lorenz-Strom5
Der Rückzug des Eises begann auf der Nordhalbkugel vor rund 20 000 Jahren. Um 7000 Jahre vh. war von dem großen Laurentischen Eisschild auf dem nordamerikanischen Kontinent nur noch eine kleine Eiskappe auf der Baffin-Insel übrig.3 Das Schmelzwasser sammelte sich zunächst in einer großen Senke, die das Gewicht der Eismassen zuvor in die Kontinentalkruste gedrückt hatte, und der Abfluss erfolgte nach Süden über das heutige Mississippi-Tal. Dann aber schmolz auch das Eis, das bis dahin einen Abfluss nach Osten über das Hudson-Tal und das Tal des heutigen St.-Lorenz-Stroms versperrt hatte, und gab den Weg in den Nordatlantik frei. Der plötzliche Süßwasserstoß verringerte rapide den Salzgehalt und die Dichte im Oberflächenwasser des Nordatlantiks und brachte die Tiefenkonvektion zum Erliegen. Die Rückkehr eiszeitlicher Verhältnisse im nordatlantischen Raum war die Folge. Sie währten solange, bis die Süßwasserzufuhr nach dem weitgehenden Auslaufen des Binnensees und Abschmelzen der Eismassen aufhörte und sich durch erhöhten Salzgehalt die Tiefenwasserbildung der thermohalinen Zirkulation regenerierte.
Modellsimulationen haben allerdings Zweifel aufkommen lassen, dass dieses Konzept das gesamte Ausmaß des Jüngeren-Dryas-Ereignisses erklären kann. Es wurden daher auch andere Hypothesen aufgestellt, die z.B. von einer extraterrestrischen Ursache ausgehen, die zu einem hohen atmosphärischen Dunstniveau geführt und damit den Strahlungsantrieb reduziert habe. Oder es wurde ein starkes solares Minimum angenommen, das die Abkühlung während der Jüngeren-Dryas-Zeit erklären soll.1
Anmerkungen:
1. Renssen. H., A. Mairesse, H. Goosse, P. Mathiot, O. Heiri, D.M. Roche, K.H. Nisancioglu, and P.J. Valdes (2015): Multiple causes of the Younger Dryas cold period. Nature Geoscience 8, 946-949
2. IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, 6.4.2; 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, 2.4.3
3. Denton, G.H., Anderson, R.F., Toggweiler, J.R., Edwards, R.L., Schaefer, J.M., Putnam, A.E. (2010): The Last Glacial Termination. Science 328, 1652-1656
4. Broecker, W.S., Denton, G.H., Edwards, R.L., Cheng, H., Alley, R.B., Putnam, A.E. (2010): Putting the Younger Dryas cold event into context. Quat. Sci. Rev. 29, 1078-1081
5. Eigene Darstellung nach Clark, P.U., S.J. Marshall, GK.C. Clarke, S.W. Hostetler, J.M. Licciardi and J.T. Teller (2001): Freshwater Forcing of Abrupt Climate Change During the Last Glaciation, Science 2001 293, 283-287