Es sind nicht nur terrestrische Faktoren, die das Klimageschehen bestimmen. Abgesehen von der Sonne haben auch andere Himmelskörper des Sonnensystems Einfluss darauf, was sich auf unserem Heimatplaneten klimatisch abspielt: Die Anziehungskräfte der Planeten und des Erdmonds bewirken immer wieder kleine und größere Veränderungen des Erdorbits. Besonders für die jüngere Erdgeschichte konnte bereits nachgewiesen werden, dass das gravitative Wechselspiel im Sonnensystem für das Auftreten von Eiszeiten mitverantwortlich war.

Ein internationales Team, an dem auch Forschende der Universität Wien beteiligt waren, konnte nun belegen, dass diese astronomischen Zyklen auch das Treibhausklima vor 200 Millionen Jahren beeinflussten. Die neuen Daten aus vergangenen warmen Klimaphasen mit höheren Treibhausgaskonzentrationen könnten auch verbesserte Prognosen für die Zukunft erlauben.

Wichtigste Antriebskräfte von Klimaveränderungen

"Wir wissen unter anderem, dass Eiszeitzyklen dadurch hervorgerufen wurden, dass sich die Umlaufbahn der Erde und ihre Eigenrotation durch die Anziehungskräfte der Planeten und des Erdmonds periodisch verändern – und das beeinflusst wiederum die Sonneneinstrahlung und damit das Klima", sagte Jan Landwehrs von der Uni Wien, Hauptautor der im Fachjournal "Pnas" präsentierten Studie. Diese Zyklen sind eine der wichtigsten natürlichen Antriebskräfte von globalen Klimaveränderungen der vergangenen drei Millionen Jahre und waren insbesondere für Eiszeiten verantwortlich.

Welche Konsequenzen die Zyklen auf wärmere Klimaphasen mit höheren Treibhausgaskonzentrationen in weiter zurückliegenden Zeitaltern hatten, war bisher noch unklar. Dieser Frage ging nun ein Team der Universität Wien, des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und der Universitäten Southampton (UK) und Columbia (USA) nach.

Erwärmung in der Frühzeit der Dinosaurier

Anhand von Simulationen und Daten aus Bohrkernen ließ sich der Einfluss anderer Himmelskörper auf das Erdklima auch für die späte Trias und frühe Jura (also vor etwa 230 bis 200 Millionen Jahren) nachweisen, eine Zeit der globalen Erwärmung und hohen CO2-Konzentration in der Atmosphäre, in der bereits Dinosaurier den Superkontinent Pangaea bevölkerten. Die Forschungsgruppe untersuchte dafür Sedimentbohrkerne aus dem Newark-Hartford-Becken im Osten der USA, das vor 233 bis 199 Millionen Jahren in den Tropen von Pangaea lag und langsam nach Norden wanderte (von 5 Grad auf 20 Grad).

"Aus diesem geologischen Archiv lässt sich ablesen, dass der Wasserspiegel großer Seen immer wieder innerhalb weniger tausend Jahre stieg und fiel. Durch Klimasimulationen konnten wir darauf aufbauend zeigen, dass die astronomischen Kräfte neben dem CO2-Gehalt in der Atmosphäre und den tektonischen Plattenbewegungen einen wichtigen Faktor des Klimawandels darstellen", erklärte Landwehrs.

Simulierte Zyklen

Um den außerirdischen Einfluss abzubilden, wurden Simulationen mit dem neu entwickelten Erdsystemmodell CLIMBER-X durchgeführt: "Dieses besonders schnelle Modell erlaubte es erstmals, solche klimatischen Zyklen für weit zurückliegende Zeiträume dynamisch zu simulieren", erklärt Georg Feulner vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung.

Die Ergebnisse beleuchten zwar die Vergangenheit, seien aber auch für die Zukunft interessant, "im Hinblick darauf, wie die derzeitige Klimakrise und ein zukünftiges Treibhausklima simuliert und damit vorhergesagt werden kann", betont Mitautor Michael Wagreich vom Institut für Geologie der Universität Wien. An der Trias-Jura-Grenze vor 200 Millionen Jahren änderte sich das Klima unter anderem durch vulkanische CO2-Emissionen drastisch, und es kam zum einem der größten Massenaussterben der Erdgeschichte.

Auch wenn dabei viele Faktoren zusammenspielten und frühere Veränderungen sich oft über viel längere Zeiträume von Tausenden von Jahren erstreckten, zeigt sich jeweils der starke Einfluss von CO2 auf das Klima: "Wenn wir nicht rasch die Treibhausgase in der Atmosphäre begrenzen, wird unsere Zeit als die des sechsten großen Massenaussterbens in die Erdgeschichte eingehen", warnt Wagreich. (red, 8.11.2022)