Forscher haben die Temperatur der letzten Eiszeit genau bestimmt, bekannt als das letzte glaziale Maximum vor 20.000 Jahren, auf etwa 46 Grad Fahrenheit festgelegt.

Diese Ergebnisse ermöglichen es Klimawissenschaftlern, die Beziehung zwischen dem heutigen Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids – einem wichtigen Treibhausgas – und der globalen Durchschnittstemperatur besser zu verstehen.

Das letzte glaziale Maximum (LGM) war eine kalte Periode, in der riesige Gletscher etwa die Hälfte Nordamerikas, Europas und Südamerikas sowie viele Teile Asiens bedeckten, während eine an die Kälte angepasste Flora und Fauna gedieh.

„Wir haben eine Menge Daten über diesen Zeitraum, weil er schon so lange erforscht wird“, sagt Jessica Tierney, außerordentliche Professorin im Fachbereich Geowissenschaften an der Universität von Arizona und Hauptautorin der Veröffentlichung in Nature.

„Aber eine Frage, auf die die Wissenschaft schon lange eine Antwort sucht, ist einfach: Wie kalt war die Eiszeit?“

Wie kalt war die Eiszeit?

Die Forscher fanden heraus, dass die durchschnittliche globale Temperatur in der Eiszeit um 6 Grad Celsius (11 F) kühler war als heute. Zum Vergleich: Die globale Durchschnittstemperatur des 20. Jahrhunderts lag bei 14 Grad Celsius.

„In Ihrer persönlichen Erfahrung mag das nicht nach einem großen Unterschied klingen, aber in Wirklichkeit ist es eine gewaltige Veränderung“, sagt Tierney.

Sie und ihr Team erstellten auch Karten, um zu veranschaulichen, wie die Temperaturunterschiede in bestimmten Regionen der Welt variierten.

„In Nordamerika und Europa waren die nördlichsten Teile mit Eis bedeckt und extrem kalt. Selbst hier in Arizona gab es eine starke Abkühlung“, sagt Tierney. „Aber die stärkste Abkühlung gab es in den hohen Breitengraden, etwa in der Arktis, wo es etwa 14 °C kälter war als heute.“

Die Ergebnisse stimmen mit den wissenschaftlichen Erkenntnissen darüber überein, wie die Pole der Erde auf Temperaturveränderungen reagieren.

„Klimamodelle sagen voraus, dass sich die hohen Breitengrade schneller erwärmen werden als die niedrigen“, sagt Tierney. „Wenn man sich Zukunftsprognosen ansieht, wird es über der Arktis sehr warm. Das wird als polare Verstärkung bezeichnet. Während des LGM war das Muster genau umgekehrt. Höhere Breiten reagieren einfach empfindlicher auf den Klimawandel und das wird auch in Zukunft so bleiben.“

Kohlendioxidgehalt

Die Kenntnis der Temperatur während der Eiszeit ist wichtig, weil sie zur Berechnung der Klimasensitivität verwendet wird, d.h. wie stark sich die globale Temperatur als Reaktion auf atmosphärischen Kohlenstoff verschiebt.

Tierney und ihr Team ermittelten, dass bei jeder Verdoppelung des atmosphärischen Kohlenstoffs die globale Temperatur um 3,4 °C ansteigen sollte, was in der Mitte des Bereichs liegt, der von der neuesten Generation von Klimamodellen vorhergesagt wird (1,8 bis 5,6 °C).

Der atmosphärische Kohlendioxidgehalt während der Eiszeit betrug etwa 180 Teile pro Million, was sehr niedrig ist. Vor der industriellen Revolution stiegen die Werte auf etwa 280 Teile pro Million, und heute haben sie 415 Teile pro Million erreicht.

„Das Pariser Abkommen wollte die globale Erwärmung auf nicht mehr als 2,7 F (1,5 C) gegenüber den vorindustriellen Werten begrenzen, aber mit den steigenden Kohlendioxidwerten wäre es extrem schwierig, mehr als 3,6 F (2 C) Erwärmung zu vermeiden“, sagt Tierney. „Wir haben bereits eine Erwärmung von etwa 1,1 Grad Celsius hinter uns, aber je weniger wir uns erwärmen, desto besser, denn das Erdsystem reagiert wirklich auf Veränderungen des Kohlendioxids.“

‚Hindcast‘ t0 look at the past

Da es in der Eiszeit keine Thermometer gab, entwickelten Tierney und ihr Team Modelle, um Daten aus fossilem Meeresplankton in Meeresoberflächentemperaturen zu übersetzen. Anschließend kombinierten sie die fossilen Daten mit Klimamodell-Simulationen des LGM unter Verwendung einer Technik, die als Datenassimilation bezeichnet wird und bei der Wettervorhersage zum Einsatz kommt.

„In einem Wetteramt werden Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit gemessen und diese Messungen verwendet, um ein Vorhersagemodell zu aktualisieren und das Wetter vorherzusagen“, sagt Tierney. „Hier verwenden wir das Klimamodell des National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, um einen Hindcast des LGM zu erstellen, und dann aktualisieren wir diesen Hindcast mit den aktuellen Daten, um vorherzusagen, wie das Klima war.“

In Zukunft planen Tierney und ihr Team, die gleiche Technik zu verwenden, um Wärmeperioden in der Vergangenheit der Erde nachzustellen.

„Wenn wir vergangene warme Klimazonen rekonstruieren können“, sagt sie, „dann können wir damit beginnen, wichtige Fragen darüber zu beantworten, wie die Erde auf wirklich hohe Kohlendioxidwerte reagiert, und unser Verständnis für mögliche zukünftige Klimaveränderungen verbessern.“

Die Heisings-Simons Foundation und die National Science Foundation unterstützten die Forschung.