Artikel der Kalenderwoche 21:

Als die Kontinente auftauchten

scinexx vom 24. Mai 2018

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Der Wechsel von warm und kalt innerhalb eines Eiszeitalters

Ein Eiszeitalter (EZA) wird in Kaltzeiten und Warmzeiten unterteilt. Erstere sind eher unter dem wesentlich berühmteren Namen „Eiszeit“ oder „Glazial“ (lateinisch glacies für „Eis“) bekannt, letztere werden analog auch „Zwischeneiszeit“ (Interglazial) genannt [1]. Die Temperaturunterschied zwischen diesen Perioden beträgt ca. 5° Celsius. Das Eis verschwindet dabei nie komplett, sondern zieht sich lediglich zurück und stöst dann in sogenannten Vereisungsphasen wieder vor.

Auflistung aller Kaltzeiten [Ordinalzahlen] und Warmzeiten [römischen Zahlen] im quartären Eiszeitalter (eigener Entwurf)

Wieviele Wechsel gab es bereits?

Im aktuellen Quartären EZA gibt Anzeichen für rund 15 dieser Warm-Kalt-Wechsel, doch erst ab 800.000 Jahren vor heute können die Daten als einweitfrei gesichert gelten [2]. Nach der gängigsten Einteilung wechselten sich je acht Kalt- und Warmzeiten ab. Die Benennung erfolgt dabei nach ihrer regionalen Ausprägung und trägt die Namen der jeweiligen Flüsse, Bäche oder Ortschaften [3]. Der letzte Wechsel von kalt auf warm fand vor rund 12.000 Jahren statt – von der Würm-Kaltzeit auf die heutige (Neo-)Warmzeit, in der wir nach wie vor leben.

Wie sieht es mit einer Unterteilung eines Warmzeitalters aus?

Für das jetzige EZA lassen sich diese Wechsel aufgrund der Forschungslage am besten bezeugen, können aber mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auch für die früheren EZAs sowie für die Warmzeitalter angenommen werden. Wobei die Begriffe für letzteren Fall natürlich anders lauten müssten; Ich fände „Hitzezeit“ für eine extrem heiße und „Kühlzeit“ für eine relavtiv kühle Periode sehr treffend [4]. Die Temperaturschwankungen dürften dabei in einer ähnlichen Größenordnung wie bei denen eines EZA liegen – nur in die andere Richtung [5].

Die Kalt- und Warmzeiten werden, insbesondere unser jetzige Warmzeit, abermals unterteilt werden. Lesen Sie dazu mehr in Teil 8.

Anmerkungen zur Tabelle:

* Bei den beiden ersten Warm/Kalt-Zeiten handelt es sich um Bezeichnungen aus Nordeuropa, die restlichen sind Bezeichnungen aus dem Alpenraum.

° Die Datierung wird üblicherweise mit „Jahren vor heute“ angegeben. Nach der kalendarischen Angabe endete die letzte Kaltzeit 10.000 Jahre vor unserer Zeitrechnung.

Zusätzliche Infos:

Weiterführende Literatur:

Zu dem Themenkomplex exsistiert eine unüberschaubare Flut an Publikationen und wissenschaftlichen Beiträgen, daher hier nur ein paar wenige Empfehlungen:

– Wolfgang FRAEDRICH: Spuren der Eiszeit – Landschaftsformen in Europa (2016 / Springer Spekturm / 172 Seiten / ISBN 978-3662462591).

– Josef KLOSTERMANN: Das Klima im Eiszeitalter. (2009 / Schweizerbart / 260 Seiten / ISBN 978-3510652488).

– Karl N. THOME: Einführung in das Quartär – Das Zeitalter der Gletscher (1998 / Springer-Verlag / 289 Seiten / ISBN 978-3540629320).

Die erste Vereisung der Erde begann vor fast 3 Milliarden Jahren

Den Anfang machten die beiden „Archaischen Eiszeitalter“ (kurz EZA). Die sogenannte „Pongola-Vereisung“ ereignete sich in Südafrika vor 2,9 Milliarden Jahren und die „Huronische Vereisung“ in Kanada und Indien vor 2,3 Milliarden Jahren. Die erste Vereisung war wohl monopolar, die zweite bipolar. Nach einem über eine Milliarde Jahren dauernden Warmzeitalter setzte vor 950 Millionen Jahren das zweite EZA ein: das „Algonkische EZA“. Die Polkappe, auch „Gnesjö-Vereisung“ genannt, lag damals über dem heutigen Europa.

Die Erde wird zum Schneeball

Vor 715-635 Millionen Jahren formte sich als drittes das „Eokambrische EZA“ heraus. Es bestand eigentlich aus zwei kürzeren, aber schnell aufeinanderfolgenden Vereisungsperioden. Die „Stutrischen Vereisung“ erfasste Europa, China, Südwest-Afrika und Australien und mit der „Varanga-Vereisung“ kamen Nordamerika und Indien hinzu. Beide EZA waren bipolar, doch die Vereisung reichte zeitweise bis an den Äquator, wodurch die Erde komplett vereiste (Schneeball-Erde) [1]. Als Nachzügler folgte noch die lediglich 2 Millionen Jahre andauernde Gaskiers-Eiszeit.

Zusammenstellung aller bekannten Eiszeitalter (eigener Entwurf)

Wechsel von schwacher und starker Vereisung

Das vierte EZA, das „Silur-Ordovizische“, begann vor 460 Millionen Jahren und war nur sehr schwach monopolar ausgeprägt. Da damals Nordafrika über dem Südpol lag, wird dieses EZA auch „Sahara-Vereisung“ genannt. Wieder stärker ausgeprägt war das „Permokambrische EZA“ vor 359 Millionen Jahren. Wie die die Bezeichnung „Gondwana-Vereisung“ verrät, war damals Gondwana vereist, genauer gesagt Südamerika, Südafrika, Indien, Australien und die Antarktis.

Auf das Eis folgte die Hitze

Diesem EZA schloss sich von 299 bis 30 Millionen Jahren ein längeres Warmzeitalter an, welches das gesamte Mesozoikum (Erdmittelalter) und die Hälfte des Känozoikum (Erdneuzeitalter) einnahm. Dieses war durch den vor 250 Millionen Jahren entstandenen Superkontinent Pangäa mit seiner gigantischen Landmasse extrem heiß und trocken [2], kühlte aber durch sein „Zerbrechen“ daraufhin allmählich ab. In diese Zeit fällt der Entstehung, die Blütezeit und das Aussterben der Dinosaurier und darauf folgend der Aufstieg der Säugetiere.

Auf dieses Warmzeitalter folgte das bis heute andauernde „Kanözoische“ bzw. „Quartäre EZA“. Lesen Sie dazu mehr in Teil 6.

Anmerkungen zur Tabelle:

* Das „erste“ archaische EZA im Mesoarchaikum ist nicht eindeutig gesichert. Das „zweite“ archaische EZA liegt erdgeschichtlich eigentlich bereits im Paläoproterozoikum und wird teilweise auch so bezeichnet. Wikipedia: Die paläoproterozoische Vereisung.

Die beiden „Eokambrischen EZA“ liegen in der Periode des Cryogenium, wie der Name verrät, ein Eis (altgriechisch = „cryo“) bildendes (altgriechisch = „geniae“) Zeitalter.

° Übersetzung des in der angelsächsischen Literatur anzutreffenden Begriffs „late-neoproterozoic“ für dieses EZA. Zusammen mit den beiden „Eokambrischen EZAn“ könnten alle übergreifendend zum „neoproterozoikischen EZA“ zusammengefasst werden.

Zusätzliche Infos:

[1] Dieses Szenario wird vielfach als zu „dramatisch“ bzw. zu übertrieben dargestellt abgelehnt. Stattdessen wird eher von einer „Matschball-Erde“ gesprochen. Siehe Ian J. FAIRCHILD und Martin J. KENNEDY (2007): Neoproterozoic glaciation in the Earth System. In: Journal of the Geological Society, 164, S. 895-921. PDF: hier.

[2] Seine Fläche betrug rund 138 Millionen km², annähernd das 2,5-fache von Eurasien, mit ca. 55 Millionen km² die heute größten Landmasse, siehe Spencer G. LUCAS et al. (2006): Non-marine Permian biostratigraphy and biochronology – an introduction, PDF: hier. Durch eine derart große Landfläche ohne dazwischenliegende Meere ergeben sich wesentliche günstige und stärkere Faktoren für ein kontinentales Klima.

Weiterführende Literatur:

– Tobias KRÜGER: Die Entdeckung der Eiszeiten – Internationale Rezeption und Konsequenzen für das Verständnis der Klimageschichte (2008 / Schwabe / 619 Seiten / ISBN 978-3796524394).

– Auch als englische Ausgabe erhältlich: Discovering the Ice Ages. International Reception and Consequences for a Historical Understanding of Climate (2013 / History of Science and Medicin / 556 Seiten / ISBN 978-9004241695).

Eiszeit ist nicht gleich Eiszeitalter!

Ein Eiszeitalter (im weiteren EZA) definiert sich schlicht und einfach durch das Vorhandensein von mindestens einem vereisten Pol, egal ob am Süd- oder Nordpol. Dabei ist es sehr wichtig diesen Begriff von der gemeinhin bekannteren „Eiszeit“ zu unterscheiden. Dieser bezeichnet nämlich nur eine kältere Periode innerhalb eines EZAs und sollte korrekterweise „Kaltzeit“ genannt werden. In der Kaltzeit kam es zu einem stärkeren Vorrücken der Polkappen und Gletscher in sonst eisfreie Gebiete jenseits der Polarkreise und der Hochgebirge. In der Regel entstand dabei eine Eiskappe eigentlich nur über einer Landmasse, sprich einem Kontinent [1].

Der Wechsel von Warmzeitaltern [römische Zahlen] und Eiszeitaltern [Ordinalzahlen] in der Klimageschichte der Erde (eigener Entwurf)

Ein Kuriosum der Erdklimageschichte?

Das eisfreie Klima der Warmzeitalter wechselte sich ständig mit dem eisbildenden Klima der EZA ab, wobei erstere grundsätzlich länger andauerten [2]. Warmzeitzeitalter kommen zusammen auf ca. 4 Milliarden und die EZA auf ca. 0,6 Milliarden Jahre. Somit war die Erde etwa 86 % der Klimageschichte nahezu eisfrei und nur 14 % der Zeit vereist [2]. Das eisfreie, warme Klima darf somit als „Normalzustand“ der Erdgeschichte bezeichnet werden, während EZA als Ausnahmefälle gelten können [3].

Doch was genau unterscheidet den paläoklimatischen Normalfall vom Ausnahmefall? Lesen Sie dazu mehr in Teil 4 (Beitrag wird komplett überarbeitet!).

Anmerkungen zur Tabelle:

* Das „erste“ archaische EZA im Mesoarchaikum ist nicht eindeutig gesichert. Das „zweite“ archaische EZA liegt erdgeschichtlich eigentlich bereits im Paläoproterozoikum und wird teilweise auch so bezeichnet. Wikipedia: Die paläoproterozoische Vereisung.

Die beiden „Eokambrischen EZA“ liegen in der Periode des Cryogenium, wie der Name verrät, ein Eis (altgriechisch = „cryo“) bildendes (altgriechisch = „geniae“) Zeitalter.

° Übersetzung des in der angelsächsischen Literatur anzutreffenden Begriffs „late-neoproterozoic“ für dieses EZA. Zusammen mit den beiden „Eokambrischen EZAn“ könnten alle übergreifendend zum „neoproterozoikischen EZA“ zusammengefasst werden.

¹ Summe, falls das I. Warmzeitalter als solches mitgezählt wird – sonst nur acht.

² Summe, falls die drei kleinen neoproterozoischen EZA zu einem zusammengefasst werden – in dem Fall gäbe es insgesamt neun Eiszeitalter.

Zusätzliche Infos:

[1] Über die Anomalie der Polkappe über der heutigen Arktis mehr in Teil 6 der Reihe.

[2] Der Begrifff „Warmzeitalter“ ist eher selten in Gebrauch. Jedoch meine ich, dass der häufigere Terminus „Warmklima“ zu Missverständnissen mit „Warmzeit“ führen kann. Daher verwende ich in der gesamten Reihe Warmzeitalter analog zu Eiszeitalter – genau wie Warmzeit zu Kaltzeit. Eigentlich fände ich sogar „Hitzeklima“ oder „Hitzezeitalter“ wesentlich treffender!

[3] Wobei die Erde im Zeitraum von 4,6 bis 2,9 Milliarden Jahren keine durchgehende Atmosphäre hatte und auch die Temperatur lag noch über 100° C (kein Regen). Somit exsistierte strenggenommen auch kein Klima in dem Sinne, wie wir es kennen. Unter Betrachtung dieses Aspekts ändert sich das Warm/Eiszeitalter-Verhältnis leicht auf 78 zu 22 %.

[4] geographie-diplom.de: Klimatologie, Klimageographie.

Weiterführende Literatur:

Jürgen EHLERS: Das Eiszeitalter (2011 / Spektrum Akademischer Verlag / 367 Seiten / ISBN: 978-3-8274-2326-9).