Die Milankovitch-Zyklen: Der astronomische Rhythmus des Erdklimas

Der himmlische Tanz, der unser Klima regiert

Unser Planet ist in seinem Lauf um die Sonne nicht unveränderlich. Es folgt einer komplexen himmlischen Choreografie, subtil, aber regelmäßig, die das Klima auf geologischen Zeitskalen tiefgreifend beeinflusst. Diese Orbitalvariationen, bekannt alsMilankovitch-Zyklen, bilden das natürliche Metronom des langfristigen Klimawandels.

Die drei Orbitalparameter

Die Theorie entwickelt vonMilutin Milankovitch(1879-1958) identifiziert drei Hauptbewegungen der Erde, die die Verteilung der auf ihrer Oberfläche empfangenen Sonnenenergie verändern:

Orbitale Exzentrizität

Die Form der Erdumlaufbahn variiert zwischen quasi-kreisförmig (Exzentrizität 0,0005) und leicht elliptisch (Exzentrizität 0,0607) in einem Zyklus von ca100.000 JahreUnd400.000 Jahre. Wenn die Umlaufbahn elliptischer ist, ist der Unterschied im Abstand Erde-Sonne zwischen Perihel und Aphel ausgeprägter, was sich auf die Intensität der Jahreszeiten auswirkt.

Axiale Schrägstellung

Die Neigung der Erdrotationsachse schwankt zwischen \(22,1^\circ\) und \(24,5^\circ\) über einen Zyklus von ca41.000 Jahre. Eine steilere Neigung verstärkt den saisonalen Kontrast mit wärmeren Sommern und kälteren Wintern, insbesondere in hohen Breiten.

Die Präzession der Tagundnachtgleichen

Die Rotationsachse der Erde beschreibt eine langsame kegelförmige Bewegung, ähnlich einem Kreisel, die einen Zyklus abschließt25.800 Jahre. Dieses Phänomen verändert die Position der Jahreszeiten in der Erdumlaufbahn und bestimmt, ob auf der Nordhalbkugel Sommer herrscht, wenn die Erde der Sonne am nächsten oder am weitesten von der Sonne entfernt ist.

Kleine Unterschiede, aber starke Auswirkungen auf Klimaschwankungen

Die kleinen Unterschiede, die während der drei Milankovitch-Zyklen beobachtet wurden, reichen allein nicht aus, um Klimaschwankungen zu erklären, sie geben jedoch jeweils einen anfänglichen und periodischen Impuls ab, der durch Rückmeldungen aus dem Erdsystem verstärkt werden kann.

Milankovitch-Zyklen liefern das Synchronisationssignal, wie ein Metronom den Rhythmus. Aber das Orchester, das die Klimasymphonie (die großen Temperaturschwankungen) hervorbringt, besteht aus den internen Rückkopplungen des Erdsystems, insbesondere der Albedo von Eis und Treibhausgasen.

Die Zyklen der Erdumlaufbahn liefern lediglich Impulse und das Klimasystem mit seinen starken Rückkopplungen erledigt den Rest der Arbeit, um die Eiszeiten und Zwischeneiszeiten zu erzeugen, die wir erleben.

Hinweis: :
DortPräzession der Tagundnachtgleicheist eine langsame Änderung der Ausrichtung der Erdrotationsachse, vergleichbar mit der Bewegung eines Kreisels, die einen vollständigen Zyklus beschreibt25.800 Jahre.

Quelle :NASA-Klima – Milankovitch-OrbitalzyklenUndNOAA – Milankovitch Cycles.

Die Auswirkungen der Eiszeiten

Durch die Kombination dieser drei Zyklen entstehen Orbitalkonfigurationen, die die Bildung von Eisschilden begünstigen oder benachteiligen. Perioden mit kühleren Sommern auf der Nordhalbkugel führen dazu, dass die Schneeansammlung von Jahr zu Jahr anhält und Eiszeiten auslöst. Umgekehrt führen wärmere Sommer zum Schmelzen des Eises und zum Rückzug der Gletscher.

Eine von geologischen Archiven bestätigte Theorie

Milankovitchs Theorie, die ursprünglich in den 1920er Jahren aufgestellt wurde, fand durch die Untersuchung von Eiskernen und Meeressedimenten eine schlagende Bestätigung. Die Analyse der Sauerstoffisotopenverhältnisse in Foraminiferen und Polareis zeigt klimatische Schwankungen, die bemerkenswert gut mit den berechneten Perioden der Umlaufzyklen übereinstimmen.

Natürliche Kreisläufe und aktueller Klimawandel

Milankovitch-Zyklen laufen auf Zeitskalen von Zehntausenden bis Hunderttausenden Jahren ab. Die derzeitige globale Erwärmung vollzieht sich in einem in neueren geologischen Aufzeichnungen beispiellosen Tempo und wird in erster Linie auf menschliche Aktivitäten zurückgeführt. Orbitalzyklen stellen den natürlichen Kontext dar, in dem sich das Erdklima entwickelt, können jedoch nicht den schnellen Wandel erklären, der seit der industriellen Revolution beobachtet wurde.