Als das Klima kippte

Mit der Studie eines Teams um Willi Dansgaard, der damals an der Universität im dänischen Kopenhagen forschte, galten diese Ereignisse dann ab 1993 als wissenschaftlich akzeptiert – gleichwohl sind sie bis heute rätselhaft. Der zweite Teil des Namens verweist auf einen weiteren Pionier der Paläoklimatologie: Hans Oeschger. Auf den Arbeiten des Schweizer Physikers beruht die Analytik der Treibhausgase in Eisbohrkernen.

Während der letzten Eiszeit gab es rund zwei Dutzend D-O-Ereignisse. Ein besonders extremes Beispiel: Vor etwa 11.500 Jahren stieg in Grönland die durchschnittliche Jahrestemperatur in nur vier Jahrzehnten um acht Grad Celsius – und zwar in drei Schritten zu je fünf Jahren.

Solche Temperaturschocks wirkten bis ins weit entfernte Mitteleuropa. So lassen sie sich etwa im Muster der Sedimentation der Theiß nachweisen, dem längsten Nebenfluss der Donau. Die klassischen D-O-Ereignisse reichen nur bis zum Ende der vorigen Warmzeit zurück, der Eem-Warmzeit bis vor etwa 119.000 Jahren. Daten aus Südpolkernen legen jedoch nahe, dass solche hochfrequenten Klimaschwankungen auch in älteren Eiszeiten auftraten.

400 Meter unter dem Meer

Gab es solche hektischen Klimaschocks also schon lange vorher? In Cambridge ist ein von Hodell geleitetes internationales Team der Frage buchstäblich auf den Grund gegangen, als es die chemischen Fingerabdrücke solcher Schwankungen in den Sedimenten vom Meeresboden analysierte. Seine Studie erschien im Februar 2026 in der Fachzeitschrift Science. Die Bohrkerne dafür hatte eine Expedition des International Ocean Discovery Program 2022 vor der Südküste Portugals ans Tageslicht befördert. Sie enthielten Material aus einer Tiefe von bis zu 400 Metern unter dem Meeresboden.

Dort, am Kontinentalrand der Iberischen Halbinsel, lassen sich plötzliche Klimaübergänge nachvollziehen. u

Die Erde während des Maximums der letzten Eiszeit: Die Vergletscherung erstreckte sich weit nach Süden beziehungsweise Norden. · Foto: © Grafik: Science Photo Library / Claus Lunau

Unter tausenden Metern von Meereswasser lagern sich die Sedimente schnell und kontinuierlich auf dem Grund des Atlantiks ab. Auf diese Weise wird die Klimageschichte so detailliert archiviert wie sonst nur im Eis. „In einem Jahrtausend lagern sich rund zehn Zentimeter Sedimente ab“, sagt Hodell. „Ein Zentimeter des Bohrkerns entspricht also etwa 100 Jahren.“ Zudem erfassen die Sedimentkerne viel mehr von der Vergangenheit, als es Eiskerne vermögen. Man kann damit den Klimawandel der letzten 5,3 Millionen Jahre studieren.

Um das Tempo des Klimawandels zu rekonstruieren, untersuchte Hodells Team die Sedimente auf den Gehalt von Kalzium, Titan, Strontium und Zirkonium. Diese chemischen Elemente, genauer, ihr Verhältnis zueinander, dienen als sogenannte Klimaproxies, weil sich in ihnen unterschiedliche Umweltprozesse spiegeln. Zum Beispiel steht Titan für die Menge von Landmaterial, das ins Meer eingetragen wurde. Das Übergangsmetall Zirkonium lässt auf Änderungen in der Zirkulation der Lufthülle schließen.

Abrupter Klimaumschwung

Mithilfe der vier Elemente rekonstruierte das Forschungsteam detailliert die Klimaveränderungen im Nordatlantik. „Ich war überrascht von der hervorragenden Qualität und Informationsdichte der Sedimentkerne sowie der Detailgenauigkeit der darin aufgezeichneten Klimaspuren“, begeistert sich Hodell.

Die Auswertungen zeigen, dass die abrupten Klimaschwankungen mit einer weiteren wichtigen Veränderung im nördlichen Atlantik zusammenfielen: dem erstmaligen Auftreten des vom Eis verfrachteten Gesteinsschutts. So etwas geschieht, wenn Eisberge Gestein ins Meer schieben. Der großflächige Eintrag von solchem Schutt deutet darauf hin, dass an Land die Eisschilde so stark gewachsen waren, dass sie die Küsten erreichten. Dort angekommen, brachen Stücke ab, die danach als Eisberge im Meer abschmolzen.

Bereits aus früheren Studien ist bekannt: Ins Meer mündende Eisschilde können die Meeresströmungen destabilisieren und abrupte Umschwünge im Klima auslösen. Bereits früher hatte die Analyse anderer mariner Sedimentkerne ergeben, dass mehrfach solche Phasen des Eisbergkalbens durchlaufen wurden, als vor 2,5 Millionen Jahren die Gletscher wuchsen. Die vor Portugal gewonnenen Sedimentkerne zeigen: Anzahl und Zeitpunkte der gefundenen Kälteeinbrüche stimmen mit älteren Analysen überein.

Foto: © BDW-Grafik / Karl Marx; Quelle: Femke Nijsse / Wikipedia; R. Vaas

Das Hauptresultat der aktuellen Untersuchung bezieht sich auf die Bedeckung der Landmassen mit Gletschereis. Abrupte Klimaschwankungen traten nämlich genau dann auf, als die Vergletscherung einen Schwellenwert übertraf. Die Eisschilde waren groß genug, die Meere genügend kalt und ihre Strömungen ausreichend empfindlich, um in einen instabilen Klimamodus zu gelangen. War diese Schwelle erreicht, ging es mit den Temperaturen auf und ab. Während der sich verstärkenden Eiszeiten des Quartärs, also der vergangenen 2,59 Millionen Jahre, hat sich dies als integraler Bestandteil der Klimageschichte etabliert, sagt Hodell: „Es war der jüngste der bedeutenden Klimakipppunkte in den letzten 66 Millionen Jahren.“

Auffällig ist, dass die Wende zu kurzfristigen Klimaschwankungen mit dem ersten Auftreten der Gattung Homo zusammenfiel. Haben die raschen Veränderungen die Evolution des Menschen beeinflusst, wie bereits früher vermutet wurde? Neue genetische Analysen eines Teams um Axel Timmermann von der Universität im südkoreanischen Busan zeigen, dass dies zumindest für einige Aspekte unserer Entwicklung gilt: Denn sowohl die Neandertaler als auch unsere direkten Vorfahren mussten sich an Klimaänderungen anpassen: Sie wurden zu Migranten der Eiszeit. ■

© BDW-Grafik / Karl Marx; Quelle: Femke Nijsse / Wikipedia; R. Vaas

Schwankungen der Kohlendioxid-Konzentration

Während der letzten 800.000 Jahre variierte das Treibhausgas in der Erdatmosphäre beträchtlich. Die größten Veränderungen resultierten aus den Glazial- und Interglazialzyklen innerhalb der aktuellen Eiszeit, bis aufgrund der Industriellen Revolution ab etwa 1800 die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu einem raschen und starken Anstieg des Kohlendioxid-Gehalts führte – mit Werten, die in der letzten Million Jahre beispiellos sind.