Kohlendioxidanstieg ließ Temperaturen steigen Treibhauseffekt schuld an größtem Massenaussterben der Erdgeschichte - scinexx | Das Wissensmagazin
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Kohlendioxidanstieg ließ Temperaturen steigen

Treibhauseffekt schuld an größtem Massenaussterben der Erdgeschichte

Computer-Simulation der mittleren Jahresdurchschnittstemperaturen an der Oberfläche während des Massenausterbens im Perm. © Jeff Kiehl, NCAR

Vor 251 Millionen Jahren ereignete sich eines der größten Massenaussterben der Erdgeschichte. Als Ursache dafür haben jetzt amerikanische Wissenschaftler eine plötzliche und dramatische Klimaveränderung durch steigende Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre und damit verbunden das Erliegen der Meereszirkulationen identifiziert.

Jeffrey Kiehl, Forscher am National Center for Atmospheric Research (NCAR) und seine Ko-Autorin Christine Shields entwickelten ein Computermodell, das das irdische Klima im Zeitalter des Perm in bisher unerreichter Genauigkeit zeigt. Besonderes Augenmerk galt dabei dem Ende des Perm, einer Zeit, in der 90 bis 95 Prozent aller marinen Arten und rund 70 Prozent aller terrestrischen Spezies ausstarben.

Wärme und CO2 störten Meereszirkulation

Die Simulationen zeigen, dass die Temperaturen in den höheren Breiten zu dieser Zeit zehn bis 30 Grad höher lagen als heute. Eine ungewöhnlich starke vulkanische Aktivität hatte innerhalb von 700.000 Jahren große Mengen an Kohlendioxid und Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Durch die steigenden Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre erwärmte sich auch das Wasser der Meere in den höheren Breiten bis in 4.000 Meter Tiefe.

Als Konsequenz bildete sich eine blockierende Grenzschicht, die die normale Zirkulation von Sauerstoff und Nährstoffen in tiefere Wasserschichten unterband – mit tödlichen Folgen für die Bewohner dieser Meeresregionen. Und dessen nicht genug, wirkte der Niedergang der Meeresorganismen auch als verstärkende Rückkopplung auf das Klima zurück: Denn die Pufferwirkung des Meeres für CO2 beruht zum großen Teil auch auf der aktiven Kohlendioxidaufnahme durch das Plankton.

„Die Studie deutet daraufhin, dass die erhöhten CO2-Konzentrationen ausreichten, um ungünstige Lebensbedingungen für marines Leben hervorzurufen und dass extrem hohe Temperaturen an Land dazu beitrugen, auch den Niedergang der terrestrischen Arten zu beschleunigen“, schlussfolgern die Wissenschaftler in ihrem im Fachmagazin Geology erschienenen Artikel.

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Erde als System modelliert

Die Klimasimulation stellte die Wissenschaftler vor einige Herausforderungen, da es für die Endphase des Perm nur begrenzte Daten über Atmosphäre und Meer gibt und die geographischen Gegenebenheiten – wie die Lage der Meere und Kontinente – sich deutlich von denen der heutigen Erde unterschieden. Die Forscher mussten daher einige der Schlüsselvariablen schätzen.

Doch die Ergebnisse scheinen die Details der Umweltbedingungen vor rund 250 Jahren korrekt und erstaunlich genau wiederzugeben, so auch die Einschätzung von Jay Fein, Leiter des Klimadynamikprogramms der National Science Foundation. „Die Ergebnisse demonstrieren wie wichtig es ist, das irdische Klima als ein System aus physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen in Atmosphäre, Ozeanen und an Land zu behandeln, die alle miteinander wechselwirken“, erklärt Fein.

„Neu an dieser Studie ist die Anwendung einer detaillierten Version eines der weltbesten Klimamodelle, des CCSM, um zu verstehen, wie steigende Konzentrationen des atmosphärischen Kohlendioxids die Bedingungen in den Weltmeeren und Landflächen genügend beeinflussen konnten, um vor hunderten von Millionen Jahren eine gewaltiges Massenaussterben zu verursachen.“

(National Center for Atmospheric Research (NCAR), 25.08.2005 – NPO)

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