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Der wohltemperierte Planet

Erst Schneeball, dann Glutofen: Oft taumelte das Klima der Erde hin und her. Schuld waren kosmische Gesetze, die Kontinentverschiebung - aber immer auch das Treibhausgas Kohlendioxid.
aus DER SPIEGEL 19/2007

Als junges Mädchen machte Ursula Röhl am liebsten Zeitreisen ins Erdaltertum. Dazu kletterte sie auf die Abraumhalden, die sich vor den Zechen am Niederrhein auftürmten. Dort drehte sie gräulich schimmernde Gesteinsbrocken um.

Sie suchte nach den Zeugnissen längst versunkener Epochen: jenen Abdrücken von farnähnlichen Palmwedeln und Blättern. »Mich hat schon damals fasziniert, wie wechselhaft das Klima auf der Erde gewesen sein muss«, sagt die 47-Jährige.

Mittlerweile beschäftigt sie sich von Berufs wegen mit den großen Zeitläuften des Planeten. Röhl ist Paläoklimatologin, und was da vor ihr auf einer gekachelten Werkbank liegt, ist ein ganz besonderes Fundstück aus der fernen Welt vor 55 Millionen Jahren. Behutsam streicht sie über den eineinhalb Meter langen Bohrkern mit der Nummer 208-1262-A-13H-6.

Er stammt aus dem Sediment am Grunde des Ostatlantiks, einige hundert Kilometer vor der Küste Namibias. Im Laufe der Jahrmillionen sind abgestorbene Einzeller auf den Meeresboden gesunken. Ihre Kalkschalen haben eine bestimmte Zusammensetzung, die unter anderem Informationen über die Temperaturen und den Kohlendioxidgehalt der Erdatmosphäre enthält. »Deshalb ist der Meeresboden, aus dem der Kern stammt, für mich wie ein Geschichtsbuch«, sagt Röhl.

Um dieses Buch zu lesen, ist der Trumm der Länge nach durchgeschnitten und ruht, damit er nicht bricht, in einem Holzkasten. Die Geologin legt eine hauchdünne Folie über den Kern und drückt sie mit einem kleinen Teigroller, Marke: Dr. Oetker, an. Gleich soll das Gestein in einem Röntgenfluoreszenz-Scanner verschwinden, einem teuren Gerät, das mit Hilfe energiereicher Strahlen die Bestandteile des Bohrkerns analysiert. Mit dieser Maschine begibt sich Ursula Röhl auf die Reise in eine höchst sonderbare Zeit.

Schon mit bloßem Auge ist sichtbar: Bei Zentimeter 51 verfärbt sich der Bohrkern schlagartig von Hellbeige in einen nougatfarbenen Ton. »Das war vor 55 Millionen Jahren«, sagt Röhl. Die Farbveränderung im Sediment künde von einem raschen Temperaturanstieg: »Innerhalb relativ kurzer Zeit sind die Durchschnittstemperaturen auf der Erde abrupt um fünf Grad angestiegen.«

Ein Drama globalen Ausmaßes hatte sich auf der Erde abgespielt: Während sich der eurasische und der nordamerikanische Kontinent immer weiter voneinander entfernten, spien Vulkane gewaltige Mengen Kohlendioxid in die Luft und wärmten die Erdatmosphäre auf. Die stetig steigenden Temperaturen lösten eine Kettenreaktion aus. An den Kontinentalrändern der warmen Ozeane zersetzte sich das gespeicherte Methan, verwandelte sich in Kohlendioxid und heizte den Planeten auf.

Die Wissenschaft spricht vom Temperaturmaximum am Übergang vom Paläozän zum Eozän, und so dramatisch die Ereignisse vor 55 Millionen Jahren auch waren: Sie gelten Paläoklimatologen als ein Fallbeispiel für das, was der heutige Mensch mit dem Ausstoß von Kohlendioxid anrichten könnte. »Die Menge, die damals aus den Ozeanen aufstieg, entspricht in etwa jener Menge, die wir seit der Industrialisierung in die Luft geblasen haben«, sagt Röhl.

Die Wissenschaftlerin leitet das Bohrkern-Archiv des MARUM-Forschungszentrums

Ozeanränder an der Universität Bremen. Hier entsteht die weltweit größte Sammlung solcher Sedimentproben. Kerne von 105 Kilometer Gesamtlänge lagern bereits in der auf vier Grad heruntergekühlten Lagerhalle im Innern des Instituts. Das Archiv beherbergt die Proben, die das Integrated Ocean Drilling Program, ein internationales geowissenschaftliches Bohrprojekt, aus dem Boden der Weltmeere fördert. In den nächsten Jahren sollen es noch einmal 90 Kilometer mehr werden.

Mit jedem Meter wächst das Wissen über die bewegte Klimageschichte des Planeten Erde. »Wenn wir in die klimatische Zukunft schauen wollen, dann müssen wir zurückblicken«, sagt die Gelehrte im schwarzen T-Shirt.

Der Mensch überblickt in seiner Erinnerung meist nur wenige Jahre. Ein eisiger Dezember oder ein trockener April erscheint ihm da schon als große Abweichung von der Norm. Doch in den geologischen Zeiträumen, in denen Ursula Röhl denkt, stellt sich das ganz anders dar: »Das einzig Konstante am Klima ist, dass es sich beständig verändert.«

Mal war die Erde ein Schneeball, mal eine glühendheiße Wüste. In den letzten Jahrmillionen pendelte sie zwischen Kalt- und Warmzeiten hin und her, und selbst in der seit rund 11 000 Jahren andauernden Warmphase schwankte die Temperatur derart stark, dass die Wikinger bis Neufundland segelten, aber ein Jahrhundert später Mitteleuropa im Schnee versank.

»Das Klima gleicht nicht einem Faultier, sondern einem wilden Biest«, sagte der amerikanische Geowissenschaftler Wallace Broecker. Schon immer war es astronomischen Kräften ausgesetzt, die an der Erdumlaufbahn zerren. Es fügte sich, wenn die Kontinentplatten wanderten, dabei Gebirge auftürmten, Vulkane ausbrechen ließen und Ozeanströmungen umlenkten.

Diese titanischen Umwälzungen katapultierten den Planeten von heißen in bitterkalte Phasen. Immer mit dabei war aber

auch eine andere treibende Kraft. Sie schmeckt nach nichts und riecht auch nicht. Sie ist unsichtbar, ungiftig, aber als Spurengas hochpotent: Kohlendioxid. »Ohne das Treibhausgas lässt sich die Klimageschichte des Planeten nicht verstehen«, sagt Gerald Haug, Geologe am Geoforschungszentrum Potsdam.

Kohlendioxid absorbiert die Energie der von der Erdoberfläche zurückfallenden Sonnenstrahlen und wärmt dadurch den Planeten. Erst der Wirkung des Gases Kohlendioxid verdanken wir jene exzellenten Bedingungen, die die Erde in ein üppig bewachsenes und belebtes Raumschiff verwandelt haben.

Nicht immer herrschten diese paradiesischen Zustände. Kohlendioxid, das heute für den vom Menschen verursachten Klimawandel verantwortlich gemacht wird, war in der Atmosphäre der noch jungen Erde in gigantischen Konzentrationen vorhanden. Der Treibhauseffekt war gewaltig - aber auch bitter nötig. Denn vor vier Milliarden Jahren schien die Sonne um fast ein Drittel schwächer als heute. Das Klima spielte in der Erd-Urzeit noch richtig verrückt. Dieser Macht musste sich auch das keimende Leben auf dem jungen Planeten beugen.

Doch das ist nur eine Seite der äußerst komplexen Gemengelage. Denn schon bald nahm das Leben sein Schicksal gleichsam selbst in die Hand: Mit dem Aufkommen der Cyanobakterien vor etwa vier Milliarden Jahren begann es, sich eine einzigartige Atmosphäre mit Sauerstoff zu schaffen. Zugleich bändigte es auch das Kohlendioxid, das die Erde zwar vor der lebensfeindlichen Kälte des Alls schützte - stets aber auch zu deren Überhitzung neigte.

Beide Extreme finden sich auf den Nachbarplaneten, der heißen Venus und dem kältestarren Mars. Dazwischen liegt die Erde mit ihrer schier unersättlichen Natur. Die prächtige Fülle an Leben verdankt sie einer glücklichen kosmischen Konstellation - aber eben auch der Tatsache, dass sich das Leben selbst seinen Lebensraum eingerichtet hat.

Stets atmeten die Tiere das Treibhausgas aus, während die Pflanzen es wieder aufnahmen. So entstand ein wundersamer Regelkreis, den der Ökologe James Lovelock mit dem Wirken eines einzigen Organismus vergleicht: Die Erdatmosphäre sei das große Organ des Wechselwirkens und zugleich der planetare Thermostat.

Doch selbst die beste Temperaturregelung vermochte die Erde nicht ganz vor dem Wankelmut des Klimas zu bewahren. So schoben sich vor gut 600 Millionen Jahren die Gletscher von den Polen bis in die Tropen vor. 250 Millionen Jahre später ließ tropische Hitze die dichten Wälder des Karbon gedeihen. Mehrere tausend Kohlenstoff-Moleküle kamen damals auf eine Million Moleküle (ppm) Luft. Zum Vergleich: Heute liegt der Anteil bei 380 ppm.

Die üppige Vegetation entzog der Atmosphäre große Mengen Kohlendioxid. Und das ließ den Planeten abkühlen. Die Biomasse lagerte sich in mächtigen Schichten ab, die sich im Laufe der Jahrmillionen zu Steinkohle verdichteten. »Mit dem Kohlendioxid des Karbons heizt die Menschheit das Treibhaus Erde«, sagt Geologe Haug. »Was damals kühlte, führt heute zur Erwärmung.«

Auch in späteren Episoden der Erdgeschichte war es immer wieder die Natur, die sich ihr Klima selbst schuf. So heizten die Gräser dem Planeten wohltuend ein,

als dieser zu vereisen drohte. Denn sie setzten den wuchernden Wäldern Grenzen. Und da Gräser weit weniger Kohlendioxid binden als Bäume und außerdem regelmäßig abbrennen, treiben sie den CO2-Gehalt und damit die Temperatur der Atmosphäre in die Höhe.

Doch kein Paradies ist für die Ewigkeit, erst recht nicht das weltliche des Planeten Erde. Vor allem die Bewegung der Kontinente und der damit verbundene Vulkanismus sorgten immer wieder für Klima-Tumult. Genau dies war auch die Ursache jenes Hitzeschocks vor 55 Millionen Jahren, den Ursula Röhl und ihre Kollegen untersuchen.

Interessant ist auch hier die aktive Rolle, die das Kohlendioxid gespielt hat - so sehr, dass das Weltgremium der Klimaforscher, das sogenannte IPCC, in seinem Anfang dieses Jahres veröffentlichten Bericht dieses Ereignis als »bemerkenswertes Beispiel« für die Folgen auflistet, die der hohe Kohlendioxidausstoß der Industriegesellschaft für die Erde bedeuten könnte.

Ursula Röhl liest aus den Sedimentkernen dieser Zeit nicht nur einen gewaltigen Wärmesprung heraus. Es zeigt sich auch eine massive Versauerung der Ozeane, in denen sich das Kohlendioxid löste. Zu erkennen sei das am Nougat-Ton ihres Bohrkerns. »Auch heute beobachten wir wieder eine solche Versauerung der Ozeane«, sagt sie. Einen erneuten Temperatursprung wie am Übergang zum Eozän wünscht sie der Menschheit nicht. »Aus unseren Sedimentproben können wir erkennen, dass es mindestens 170 000 Jahre gedauert hat, bis sich die Temperaturen wieder auf normalem Niveau eingependelt hatten.«

Immer wieder griffen geologische Gewalten ein ins Klimageschehen. Vor rund 70 Millionen Jahren etwa riss Tasmanien von der Antarktis ab, vor 35 Millionen Jahren dann auch Südamerika. Seither gelangt kein warmes Wasser mehr aus dem Norden vor die Küsten der Antarktis. Der Kontinent begann zu vereisen, und auch global betrachtet kühlte sich die Erdatmosphäre ab.

Im Pliozän stabilisierten sich, vor rund vier Millionen Jahren, die Temperaturen auf einem warmen Niveau. In Ostafrika begannen gerade die Hominiden die Steppe zu erobern, hatten die Kontinente weitgehend ihre heutige Position eingenommen. Das dafür entscheidende letzte geologische Großereignis hatte sich soeben vollzogen: Der Meeresboden zwischen Süd- und Nordamerika hatte sich angehoben, bis eine Landbrücke beide Erdteile verband.

Damit waren Atlantik und Pazifik endgültig voneinander getrennt, was zur Folge hatte, dass sich das aktuelle Strömungssystem in den Weltmeeren aufbauen konnte. Eine gewaltige Umwälzpumpe fördert seither riesige Mengen Warmwasser mit dem Golfstrom in nördliche Breiten. Die Folgen waren auf der ganze Erde zu spüren: Die Durchschnittstemperaturen stiegen, das Eis in der Arktis verschwand gänzlich.

Vor vier Millionen Jahren überschritt die Temperatur dann einen Schwellenwert, oberhalb dessen sich der Erwärmungstrend festsetzte. Dieser Effekt, glaubt der Potsdamer Geologe Haug, könnte auch für das Verständnis der Gegenwart von großer Bedeutung sein.

Bei der Untersuchung von Sedimentbohrkernen war ihm ein erstaunlicher Vorgang aufgefallen, der sich offenbar gleichzeitig im südlichen wie auch im nordpazifischen Ozean vollzog: »Die steigenden Temperaturen hatten zur Folge, dass sich in diesen Gebieten an der Wasseroberfläche eine mächtige Decke aus Süßwasser zurückbildete.«

Gewöhnlich verhindert diese Decke, dass Kohlendioxid aus der Tiefe des Ozeans an die Oberfläche dringen kann. Nun aber löste sich der Deckel auf, das Kohlendioxid gaste aus. Von zuvor 500 ppm erhöhte sich der Kohlendioxidgehalt der Erdatmosphäre rasch um zusätzliche 100 ppm - und mit ihm verharrten die Temperaturen auf hohem Niveau. Haug sieht eine unmittelbare Parallele zur Gegenwart: »Wir sind gerade dabei, uns ins Klima des Pliozäns zurückzuschießen.«

Wenn es zutrifft, was die heutigen Klimamodelle prophezeien, dann erwärmt sich die Erde durch den vom Menschen verursachten CO2-Ausstoß um rund drei Grad und erreicht damit jenen Schwellenwert, der auch im Pliozän überschritten wurde. »Die ungewöhnliche Warmzeit dürfte uns dann Jahrtausende erhalten bleiben«, prophezeit Haug.

Einstmals dauerte es Hunderttausende Jahre, bis sich die Süßwasserdecke wieder aufbaute. Sie hält bis zur heutigen Zeit Kohlendioxid in den Ozeanen und drückte die Temperaturen aus dem warmen Pliozän herunter. Damit steuerte die Erde in jene Klimaphase, die bis heute andauert. Paläoklimatologen charakterisieren sie als eine Eiszeit, die vor etwa zwei Millionen Jahren einsetzte. Kilometerdicke Gletscher wälzten sich in dieser Phase bis in unsere Breiten. Unterbrochen wurden die Kaltzeiten nur gelegentlich durch kurze, etwas mildere Warmphasen. Die Wissenschaftler nennen sie, um Korrektheit bemüht, auch Glaziale und Interglaziale.

Der dauerhaft vereisten Arktis und Antarktis ist es zu verdanken, dass die Forschung mittlerweile recht gut Bescheid weiß über die Kapriolen des Weltklimas in jener Zeit. Denn im Eispanzer eingeschlossen wurden winzige Bläschen von Luft. Aus deren chemischer Zusammensetzung können die Glaziologen ablesen, welche Temperaturen und Kohlendioxid-Konzentrationen einst geherrscht haben. »Das ist ein einzigartiger Datenschatz«, sagt Hubertus Fischer, der am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) an der Analyse von Eisbohrkernen sitzt. Mittlerweile sind die Forscher im Rahmen des Europäischen Eisbohr-Projekts Epica 900 000 Jahre weit in die Vergangenheit vorgestoßen.

Dabei entdeckten sie ein charakteristisches Muster von Zyklen, die bereits von dem Serben Milutin Milankovic mitten im Ersten Weltkrieg postuliert wurden. Der Bauingenieur und Mathematiker hatte die Abweichungen berechnet, mit denen der Planet Erde um die Sonne kreist. Nicht nur, dass die Bahn mal elliptisch, mal etwas kreisrunder ist. Auch der Neigungswinkel der Erdachse wechselt zwischen 21,6 und 24,5 Grad. Hinzu kommt, dass die Erde wegen der ungleichen Gewichtsverteilung wie ein Autoreifen mit Unwucht eiert.

Die Intervalle, mit denen sich diese drei astronomischen Größen verändern, dauern 100 000 Jahre, 41 000 Jahre und 23 000 Jahre, und sie überlagern sich. Derzeit tritt die Erde übrigens wieder in eine Konstellation ein, die sie in einigen Jahrtausenden in eine neue Eiszeit führen müsste.

Die Milankovic-Zyklen finden sich in erstaunlicher Präzision auch in den Eisbohrkernen wieder, und zwar als Temperaturveränderungen. »Die eiernde Erdbahn gibt den Impuls für die natürlichen Klimaschwankungen der letzten zwei Millionen Jahre«, sagt AWI-Glaziologe Fischer.

Aus den Eiskernen kann er ablesen, dass sich stets zuerst die Temperatur veränderte und später, mit einer Verzögerung von 800 bis 1000 Jahren, das Kohlendioxid. Offensichtlich gab in der Vergangenheit also nicht das Treibhausgas den Anstoß, wenn wieder einmal das Eis die Herrschaft auf Erden übernahm. Einen Grund, den CO2-Einfluss auf das Klima herunterzuspielen, sieht Fischer darin jedoch nicht: »Dem Kohlendioxid kommt in dem Auf und Ab eine wichtige Funktion zu.«

Im Durchschnitt fünf Grad Celsius beträgt der Unterschied zwischen Kalt- und Warmzeiten. Die Milankovic-Zyklen erklären diese Differenz aber nur zu einem geringen Teil. »Es müssen also noch verstärkende Faktoren hinzutreten«, erklärt Fischer. Einer davon sei die Rückstrahlungskraft der weißen Polkappen.

Diese sogenannte Albedo verringert sich, wenn sich das arktische Meereis im Zuge einer Erwärmung verkleinert. Wird auf diese Weise weniger Sonnenstrahlung ins All zurückgeworfen, so bleibt entsprechend mehr Wärme auf Erden zurück - was das Eis nur umso schneller schmelzen lässt. Ein ähnlicher Turbo-Effekt tritt am Beginn einer Kaltzeit in Kraft: Nehmen die Eismassen zu, wird wieder mehr Sonnenlicht ins All reflektiert. »Die Erde kühlt sich weiter ab«, sagt Fischer.

Noch aber fehlt eine weitere Kraft, um den Temperatursprung um volle fünf Grad zu erklären: das Kohlendioxid. Um gut 100 ppm liegt der Gehalt des Treibhausgases in Warmzeiten über demjenigen der Kaltzeiten, was in seiner physikalischen Wärmewirkung ganz gut zum Ausgleich der Temperaturbilanz beiträgt. Mittlerweile haben die Klimaforscher auch eine Vorstellung davon, wieso eine Erwärmung stets eine Zunahme des Treibhausgases in der Atmosphäre nach sich zieht. Ihre Aufmerksamkeit richtet sich dabei auf ein bemerkenswertes Wechselspiel zwischen Ozeanen und Kontinenten.

In Eiszeiten sind riesige Wassermassen in den Gletschern gebunden. Während der letzten Kaltzeit etwa, vor rund 20 000 Jahren, sank der Meeresspiegel bis auf 130 Meter unter den heutigen Stand; damals hätte man trockenen Fußes von England auf den Kontinent laufen können. Gewaltige Mengen Sand und Staub bläst der Wind in solchen Zeiten von den ausgedehnten Wüsten auf die Ozeane hinaus. In dem Staub aber ist Eisenoxid enthalten, ein wichtiger Dünger der Algen.

Das ließ den Ozean erblühen, Kohlendioxid wurde gebunden und verschwand schließlich in der Tiefe - die Abkühlung verstärkte sich. In Warmzeiten hingegen verringert sich der Staubeintrag, weil viele Wüsten ergrünen. Dadurch wird weniger Eisenoxidstaub aufgewirbelt, die Düngung der Algen und damit die Produktivität der Ozeane lässt nach. »Damit verschwindet weniger Kohlendioxid - und die Erwärmung verstärkt sich«, sagt Glaziologe Fischer.

Auch der Homo sapiens, ein Kind des Eiszeitalters, erfuhr, wie sehr das Klima Achterbahn fuhr. Einer Theorie von Paläoanthropologen zufolge verdanken seine Vorfahren sogar den aufrechten Gang einer Kaltzeit: Diese verwandelte die tropische Heimstatt der Hominiden im heutigen Ostafrika in eine weithin offene Savanne. In dieser Graslandschaft hatte ein aufrecht laufender Jäger einen evolutionären Vorteil gegenüber den Vierbeinern.

Als vor 200 000 Jahren der moderne Mensch die Bühne betrat, erfreute er sich bald einer Warmzeit, auf deren Höhepunkt vor gut 125 000 Jahren im Rhein Nilpferde schwammen. Dann brachen auf breiter Front die Temperaturen ein. Vor 100 000 Jahren dezimierte sich unsere Art auf nur noch wenige tausend Exemplare. Das legen genetische Untersuchungen nahe.

Die Population erholte sich, und vor gut 60 000 Jahren begann der Mensch mit seinem Siegeszug über die Kontinente. Vielerorts hatte die Eiszeit Landbrücken freigelegt, die ihm die Reise erleichterten.

Die letzte große Zäsur der Klimageschichte stellt schließlich der Übergang in die heutige Warmzeit, das Holozän, dar. Manche Klimaforscher sprechen wegen seiner nachhaltig milden Temperaturen auch von »dem langen Sommer«.

Bis weit nach Skandinavien, wo wenige Jahrtausende zuvor kilometerdickes Eis gelastet hatte, dehnten sich nun Wälder aus. Die Gunst des Klimas nutzte der Mensch, um sein Nomadenleben aufzugeben.

Schauplatz war Vorderasien, wo damals paradiesische Zustände herrschten: fruchtbare Böden, milde Temperaturen, ausreichend Niederschlag. In die Bibel ging diese Region als Garten Eden ein.

Stalagmiten aus Tropfsteinhöhlen gelten als zuverlässige Chronisten des Wetters: Aus ihrer Beschaffenheit lässt sich recht präzise auf die Menge der Niederschläge in einer Region schließen. Über der Arabischen Halbinsel, so lässt sich zum Beispiel folgern, ging damals reichlich Regen nieder. Auch Tropfsteinhöhlen in China künden vom Monsun, der den Menschen ihre Vorratskammern mit Reis und anderem Getreide füllte.

Doch eine Idylle war auch das Holozän nicht immer. Zwar waren die Schwankungen, gemessen am drastischen Auf und Ab der Eiszeiten, vergleichsweise gering. Aber bereits geringere Launen des Klimas reichten aus, um großen Einfluss auf die Entwicklung der Dynastien, König- und Pharaonenreiche zu nehmen.

Manche der Veränderungen waren eher regionaler Natur. Die Sahara etwa verwandelte sich vor 5500 Jahren, gemeinsam mit Mesopotamien und weiten Teilen der Arabischen Halbinsel, wieder in eine Wüste. Dafür lebten die Menschen am Mittelmeer nun in der vom Klima privilegierten Zone. Kein Zufall also, dass sich das Römische Reich gerade in diesem Zeitraum ausdehnte. Der Aufstieg der Herrscher hat viel mit der Gunst des Himmels zu tun. Die Römer liebten ihren Wein und marschierten meist nur in solche Regionen ein, in denen sie ihn auch herstellen konnten. Selbst aus englischen Böden gelang es ihnen damals, ein gutes Tröpfchen zu keltern.

Auch das große Interesse Roms an Karthago folgte ernährungsstrategischen Überlegungen: Im Hinterland von Karthago, südlich des heutigen Tunis, dehnten sich riesige Getreidefelder aus. Die Gegenoffensive Hannibals stand allerdings ebenfalls unter gutem Zeichen: Seine Kriegselefanten führte der Feldherr der Karthager über die Alpenpässe: Die Gletscher waren damals kleiner als noch zu Beginn des Industriezeitalters.

Nicht nur der Aufstieg, sondern auch oft der Fall der römischen Herrschaft geht übrigens mit der Klimageschichte einher. Die Nordhalbkugel erlebte zwischen 200 und 800 nach Christus Missernten, langanhaltende Dürre- und Regenperioden. Das Zeitalter der großen Völkerwanderungen brach an. Die Mongolen trieb es aus ihrer lebensfeindlichen Steppe nach Indien, ins heutige Russland und schließlich über die Donau bis nach Frankreich. Die Germanen wichen in Richtung Südwesten aus, wo sie das Ende des Weströmischen Reichs einläuteten.

Über die genauen Gründe der Klimakapriolen jener Zeit wissen die Forscher noch wenig. Erst die anschließende Warmphase, das mittelalterliche Optimum zwischen 900 und 1300, lässt sich einigermaßen gut erklären. Der Klimatologe Raymond Bradley von der University of Massachusetts macht für die milderen Temperaturen vor allem zwei Faktoren verantwortlich: die deutlich verstärkte Aktivität der Sonne und die weltweit ungewöhnlich geringe Vulkan-Aktivität. »Sie hatte zur Folge, dass wesentlich weniger Aerosole den Himmel bedeckten und die Sonnenstrahlen abschirmten«, sagt Klimatologe Bradley.

Der Paläoklimatologe ist einer der Entwickler der sogenannten Hockeystick-Kurve. Sie zeigt den Temperaturverlauf der letzten 1000 Jahre und setzt sich zusammen aus Eis- und Sedimentkern-Daten, aber auch aus der Analyse von Baumringen und Pollen. »Wir müssen demnach davon ausgehen, dass es noch nie im letzten Millennium wärmer war als heute«, sagt Bradley. Kritiker versuchten bisher vergebens, Bradley und seinem Mitstreiter Michael Mann Fehler in ihren Berechnungen nachzuweisen. Auch der IPCC hält es für »sehr wahrscheinlich«, dass es auf Erden global betrachtet selbst in jener mittelalterlichen Warmzeit kälter war als heute.

In einigen Regionen jedoch, vor allem in Nordeuropa, war es damals vermutlich noch wärmer als im heutigen Treibhausklima. So erlebte das Vagabundenvolk der Wikinger seine große Blüte. Erik der Rote entdeckte auf seinen Reisen eine grüne Insel, taufte sie Grönland und machte sich mit Jagd und Viehzucht an ihren südlichen Gestaden sesshaft. Auch auf dem europäischen Kontinent verhalf das liebliche Wetter dem Menschengeschlecht zu Fortschritt und Wohlstand: »Die Menschen konnten sich vom Land gut versorgen, sie vermehrten sich«, resümiert Josef Reichholf von der Zoologischen Staatssammlung Bayerns.

Das Glück dauerte indes nicht lange. Die Bilder flämischer Landschaftsmaler

wie Pieter Bruegels des Jüngeren, geboren Mitte des 16. Jahrhunderts, zeigen dick vermummte Menschen, die über eine völlig erstarrte Winterlandschaft stapfen. Die Bäume malte er mit abgebrochenen Ästen - all das sind Hinweise auf kaltes, niederschlagsreiches Wetter, wie es Dendrologen auch in Baumringen aus jener Zeit herauslesen.

War, wie die Forscher heute glauben, eine Serie von großen Vulkaneruptionen schuld daran? Führten sie dazu, dass Menschen in Bayern mit dem Weinanbau aufhören mussten - dafür aber nun das Bier auch im Sommer kühl lagern konnten?

Eines jedenfalls scheint klar: Vor 200 Jahren begann dann ein neues Kapitel der Klimageschichte. Der Mainzer Atmosphärenforscher und Nobelpreisträger Paul Crutzen nennt es das Anthropozän - das Zeitalter, in dem der Mensch die Kontrolle über wichtige Teile der natürlichen Vorgänge auf dem Planeten übernommen hat.

Seit der Erfindung der Dampfmaschine Anfang des 19. Jahrhunderts verbrennt der Mensch in großem Stil jenen Kohlenstoff, der von den Karbonwäldern vor über 300 Millionen Jahren aus der Erdatmosphäre herausgefiltert wurde.

Kaum ein Wissenschaftler glaubt mehr daran, dass der Mensch das tun kann, ohne dass er dafür einen Preis zu zahlen hätte. »Die Klimageschichte liefert eine erdrückende Fülle von Indizien dafür, dass wir mit unserer Lebensweise die Bedingungen auf der Erde verändern«, sagt Geologe Haug.

Bevor der Mensch mit dem Verbrennen fossiler Energien begonnen hatte, befand sich der Kohlenstoffkreislauf in einem Gleichgewicht: Was an Kohlendioxid produziert wurde, sei es durch das Verrotten von Pflanzen und Tieren, durch Waldbrände oder Vulkanausbrüche, wurde von den Pflanzen per Fotosynthese wieder umgewandelt.

Zwar kommt das Geosystem Erde dem Menschen durchaus entgegen: Mehr als die Hälfte der mittlerweile 500 vom Menschen emittierten Gigatonnen Kohlendioxid ist inzwischen in den Ozeanen verschwunden oder von Pflanzen aufgenommen worden. Ohne die Mithilfe der Natur läge die CO2-Konzentration schon weit höher als die heute gemessenen 380 ppm. Mehr aber kann der Planet in so kurzer geologischer Zeit nicht wegschaffen.

Der Temperaturanstieg der letzten Jahrzehnte, darin besteht weitgehend Einigkeit unter den Forschern, geht auf das vom Menschen produzierte Kohlendioxid zurück. »Damit übernehmen wir eine aktive Rolle im Klimageschehen«, sagt AWI-Klimatologe Fischer, der das Ganze für ein kühnes Experiment hält. »Eines jedenfalls von wahrhaft globaler Dimension«.

GERALD TRAUFETTER

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