Wenn heute vom Klimawandel die Rede ist, dann geschieht das fast immer nur im Zusammenhang mit dem Anstieg der Konzentration anthropogener Treibhausgase in der Atmosphäre. Bei vielen Diskussionen darüber wird aber oft unterschlagen, dass das Klima auch ohne das Zutun des Menschen höchst instabil und äußerst variabel ist. So waren die Gegenden um Hamburg und Berlin noch vor 20.000 Jahren - also vor geologisch äußerst kurzer Zeit - unter einer dicken Eisdecke begraben, und die Alpen sahen damals etwa so aus wie Grönland und die Antarktis heute. Vielfach sind die Ursachen dieser extremen Klimaveränderungen noch nicht verstanden. Eine internationale Forschergruppe hat nun erstmals nachweisen können, dass regelmäßige Schwankungen in der Erdumlaufbahn das Ende der letzten Eiszeit ausgelöst haben.

Der serbische Astrophysiker Milutin Milankovic stellte schon vor beinahe achtzig Jahren die Theorie der „mathematischen Klimalehre“ auf. Danach führen periodische Schwankungen der Parameter der Erdbahn zu Veränderungen der Intensität, mit der die Sonnenstrahlung auf die Erde trifft. Zu den Schwankungen gehört unter anderem, dass sich die elliptische Form der Bahn der Erde um die Sonne periodisch verändert. Im Rhythmus von etwa 400.000 Jahren nähert und entfernt sich unser Planet dadurch von der Sonne. Auch die periodischen Veränderungen der Neigung der Erdachse gegenüber der Bahnebene haben einen Einfluss auf die Stärke des einfallenden Sonnenlichts. Schließlich führt die Präzessionsdrehung der Erdachse dazu, dass der sonnennächste Punkt der Erdbahn im Rhythmus von 26.000 Jahren zwischen Sommer und Winter schwankt.

Veränderungen der Erdbahn

Obwohl diese Variationen im Einzelnen recht klein sind, führen sie zusammen zu deutlichen Schwankungen jener Strahlungsenergie, welche die Erdatmosphäre von der Sonne aufnimmt. Das, so folgerte Milankovic, könne nicht ohne Einfluss auf das Klima bleiben. Die Folge seien periodische Klimaänderungen, beispielsweise der dauernde Wechsel zwischen Eis- und Warmzeiten im Quartär. Obwohl der Theoretiker den Nachweis schuldig blieb, dass der stete Klimawandel tatsächlich auf den Veränderungen der Erdbahn beruhte, werden diese Schwankungen ihm zu Ehren inzwischen als „Milankovic-Zyklen“ bezeichnet. Im Laufe der Jahrzehnte wurden aber noch zahlreiche andere Phänomene entdeckt, die das Klima bestimmen, darunter der Einfluss der Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre oder Variationen in den weitreichenden Meeresströmungen und den damit zusammenhängenden Veränderungen der Meerestemperatur.

Mit dem Ziel, die Beiträge der einzelnen Faktoren beurteilen zu können, hat die Forschergruppe um Peter Clark von der Oregon State University in Corvallis nun mehr als 5700 Messungen analysiert. Dabei handelt es sich um radiometrische Altersbestimmungen, mit denen verschiedene Forschergruppen den zeitlichen Verlauf der Ausdehnungen des Eises auf mehreren Kontinenten während der letzten Eiszeit kartiert hatten. Bei der Zusammenstellung dieser Messungen wurde deutlich, dass die Eismassen sowohl auf der Nordhalbkugel als auch in der Antarktis vor etwa 26.500 Jahren ihre größte Ausdehnungen erreichten. Diese Phase der intensivsten Vereisung hielt mit nur geringen regionalen Unterschieden mehr als 7000 Jahre lang an.

Veränderte Sonneneinstrahlung als Ursache

Clark und seine Mitarbeiter untersuchten aber auch die Frage, wieso sich das Eis vor etwa 19.000 Jahren weltweit zurückzuziehen begann. Dazu verglichen sie die Messungen der größten Eisausdehnungen mit den zeitlichen Verläufen mehrerer klimarelevanter Parameter. Dazu gehörten neben dem Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre und der Schwankung der Temperatur des Meerwassers im Westpazifik eben auch die Milankovic-Zyklen. Dabei stellte sich heraus, dass die Intensität der Sonneneinstrahlung vor etwa 23.000 Jahren ein Minimum durchlief und danach schnell zu steigen begann. Dagegen nahmen sowohl die Kohlendioxid-Konzentration als auch die Meerestemperatur erst vor 18.000 Jahren wieder zu, also nachdem das Eis schon zu schmelzen begonnen hatte. Wie die Forscher um Clark in der Zeitschrift „Science“ (Bd. 325, S. 712) schreiben, sei das ein eindeutiger Beweis dafür, dass eine Zunahme in der Sonneneinstrahlung die eigentliche Ursache des Rückzugs der Eisschilde in der letzten Eiszeit war.