Die globalen Temperaturaufzeichnungen reichen weniger als zwei Jahrhunderte zurück. Das heißt aber nicht, dass wir keine Ahnung hatten, was die Welt tat, bevor wir mit der Entwicklung von Thermometern begannen. Verschiedene Dinge – Baumringe, Isotopenverhältnisse und mehr – zeichneten in der Vergangenheit Temperaturen auf. Mithilfe dieser Temperatur-Proxies konnten wir das Klima unseres Planeten über Tausende von Jahren rekonstruieren.
Aber zurück ist schwierig. Über einen längeren Zeitraum erhaltene Exemplare werden seltener und Exemplare seltener. Wenn wir mehr als eine Million Jahre zurückgehen, wird es schwierig, genügend Beispiele aus der ganzen Welt und im gleichen Zeitraum zu finden, um die globale Temperatur zu rekonstruieren. Es gibt einige Ausnahmen, wie zum Beispiel das Paläozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM), eine plötzliche Erwärmungswelle vor etwa 55 Millionen Jahren, aber nur wenige antike Ereignisse sind annähernd so gut verstanden.
Jetzt haben Forscher eine Kombination aus Ersatzaufzeichnungen und Klimamodellen verwendet, um das Erdklima der letzten halben Milliarde Jahre zu rekonstruieren und eine globale Temperaturaufzeichnung zu liefern, die ungefähr bis zur kambrischen Explosion komplexen Lebens zurückreicht. Die Aufzeichnungen zeigen, dass, mit einer offensichtlichen Ausnahme, ein enger Zusammenhang zwischen Kohlendioxid und den globalen Temperaturen besteht. Was angesichts der anderen Veränderungen, die die Erde in dieser Zeit erlebte, etwas überraschend ist.
Vergangene Klimazonen
Die hier von einem internationalen Team geleistete Arbeit beinhaltet eine Kombination aus alternativen Daten und Klimamodellen. Zwar gibt es eine Reihe alternativer landgestützter Daten, diese sind jedoch tendenziell mit sehr großen Unsicherheiten behaftet. Daher konzentrierten sich die Forscher auf eine Art von Proxy-Daten: das Verhältnis der Sauerstoffisotope in den Schalen von Meeresorganismen. Es gibt einige Fragen zur Genauigkeit dieser Daten, da ihre Verwendung erfordert, dass das Verhältnis dieser Isotope in den Ozeanen über die Zeit konstant bleibt.
Um dies zu kompensieren, verwendeten die Forscher zwei Methoden, um diese Variablen in Temperaturen umzuwandeln. Eine Methode ging davon aus, dass die Sauerstoffisotopenverhältnisse im Meerwasser konstant blieben; Die zweite Methode nutzte langsame und konstante Veränderungen über den abgedeckten Zeitraum.
Klimamodelle bieten eine Möglichkeit, diese Proxy-Daten, die normalerweise von einem einzelnen geografischen Standort stammen, in die globale Temperatur umzuwandeln. Anhand von Details wie der Zusammensetzung des Kontinents und dem Kohlendioxidgehalt können Modelle plausible globale Temperaturen schätzen, die mit Proxy-Daten übereinstimmen, d. h. einer bestimmten Temperatur an einem bestimmten Ort auf der Erde. Die Forscher verwendeten eine Reihe von Klimamodellen, sodass die Ergebnisse nicht von einer bestimmten Anwendung der Atmosphärenphysik abhingen.
Die Ergebnisse, die die Forscher VANDA nennen, schätzen die globalen Temperaturen der letzten 485 Millionen Jahre ab, beginnend mit dem Ende des Kambriums, der Zeit, in der sich heute die wichtigsten Tiergruppen diversifizierten.
Wie sieht Vanda aus? Ein wesentliches Merkmal ist, dass es sich mit dem Känozoikum überschneidet, das mit dem Massenaussterben begann, das alle Abstammungslinien der Nicht-Vogel-Dinosaurier auslöschte. Wir haben eine bessere Geschichte des känozoischen Klimas, daher ist dies ein wichtiger Test dafür, ob die Vanda-Temperaturen mit den unabhängig ermittelten Temperaturen übereinstimmen. Ihre Konsistenz stellt eine wichtige Validierung des neuen Werkes dar.
Insgesamt stellten die Forscher fest, dass die durchschnittliche globale Temperatur wahrscheinlich von einem Tiefstwert von etwa 11 Grad Celsius, der in den letzten Eiszeiten beobachtet wurde, bis zu einem Höchstwert von 36 Grad Celsius, der vor etwa 90 Millionen Jahren beobachtet wurde, schwankte, obwohl ähnliche Extremfälle während dieser Zeit beobachtet wurden die Paläozän-Platerium-Erde. Andere große Klimaereignisse, wie etwa die Erwärmung durch die Ausbrüche, die die Sibirischen Fallen bildeten, tauchen ebenfalls in den Aufzeichnungen auf. Es gibt lange Perioden mit Erwärmungstrends (wie sie den größten Teil des Mesozoikums abdeckten), die sich mit Abkühlungsperioden abwechseln (die das aktuelle Känozoikum dominierten). Forscher vermuten, dass diese Trends durch die Entstehung und Auflösung von Superkontinenten vorangetrieben werden.
Einen größeren Teil dieses Zeitraums verbrachten die Forscher in warmen Gewächshausklimaten (41 % des Zeitraums) als in Eisspeicherklimaten (31 %). Die Forscher fanden heraus, dass die meisten Unterschiede zwischen diesen Klimazonen in den Polarregionen auftreten. In den Tropen kommt es zu Veränderungen, die jedoch deutlich geringer ausfallen. Während der Eisspeicherperiode liegt der Unterschied zwischen den Tropen und den hohen Breiten also im Bereich von 30° bis 50°C. Im Gegensatz dazu liegt der Unterschied zwischen Äquator und Pol während der Treibhausperioden tendenziell in der Größenordnung von 15 bis 25 °C.
