Der Beweis liegt im Plankton

Kontinente rekonfigurieren sich, Ozeane verschieben sich und Eisschilde werden dicker und tauen auf, aber in den letzten 95 Millionen Jahren ist der Motor der Erde zur Verteilung der Meereswärme bemerkenswert konstant geblieben.

Das ist eines der Ergebnisse einer neuen, von Yale geleiteten Studie, die die Entwicklung des Klimasystems der Erde mit einem neuartigen Ansatz zur Berechnung des Temperaturunterschieds zwischen Ozeanen in höheren und niedrigeren Breiten verfolgt. Unter Verwendung von Meeresproben aus dem alten Fossilienbestand bietet die Forschung eine neue Möglichkeit, die Genauigkeit von Klimamodellen zu messen.

Die Studie erscheint in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Es gibt so viele ineinandergreifende Teile der Klimawissenschaft. Wir versuchen hier, die Grundlagen zu verbessern, indem wir einige der zugrunde liegenden Dynamiken von Klimamodellen testen, die zur Vorhersage des zukünftigen Klimas verwendet werden“, sagte Daniel Gaskell, Doktorand bei Yale und Erstautor der Studie.

Gaskell arbeitet im Labor von Pincelli Hull, einem Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften in Yale und Co-Autor der neuen Studie.

Eine Möglichkeit, das globale Klimasystem zu verstehen, besteht darin, es sich als riesige Wärmekraftmaschine vorzustellen. Dieser Motor versucht, die Sonnenwärme von niedrigeren Breiten in der Nähe des Äquators zu höheren Breiten in der Nähe des Nord- und Südpols umzuverteilen. Der Breitentemperaturgradient (LTG) – der Unterschied der Meeresoberflächentemperaturen zwischen niedrigen und hohen Breitengraden – ist ein wichtiges Maß dafür, wie gut die Wärmekraftmaschine der Erde funktioniert.

Das LTG ist auch ein wichtiger Faktor, um abzuschätzen, wie gut Klimamodelle funktionieren, um das Klima der Erdvergangenheit zu rekonstruieren und das Klima der Zukunft vorherzusagen.

Wissenschaftler sagen jedoch, dass es schwierig war, zuverlässige Oberflächentemperaturdaten für Testmodelle festzunageln. Zum einen gibt es relativ wenige geologische oder biochemische Proxys für vergangene Temperaturen. Zum anderen kann es große Meinungsverschiedenheiten zwischen diesen Proxy-Temperaturschätzungen und Klimamodellen geben.

Aber Gaskell, Hull und ihre Kollegen sagen, dass sie möglicherweise einen besseren Ansatz zur Bestimmung von Temperaturgradienten gefunden haben – und der Beweis liegt im Plankton.

„Die Chemie von Planktonschalen sagt so viel aus“, sagte Gaskell. „Ihre Schalen tragen einen Abdruck der Meerwasserbedingungen zu der Zeit, als sie entstanden sind.“

Die Forscher verwendeten eine Kombination von Fossilien eines einzelligen Organismus namens Foraminiferen, um eine kontinuierliche Aufzeichnung von LTGs über 95 Millionen Jahre zu erstellen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Verhalten dieser Temperaturdifferenz (LTG) im Laufe der Zeit bemerkenswert konstant war“, sagte Hull. „Wenn sich das Klima erwärmt, sinkt der Temperaturgradient nahezu geradlinig, unabhängig von der kontinentalen Konfiguration oder dem globalen Eisvolumen.“

Und wie halten die gängigen Klimamodelle diesem neuen LTG-Rekord stand? Ganz gut, sagen die Forscher.

„Die Modelle funktionieren besser als wir dachten“, sagte Gaskell. „Das bedeutet, dass wir diesen Aspekt des Klimasystems ziemlich gut verstehen, und es impliziert, dass einige der extremeren Szenarien nicht so wahrscheinlich eintreten werden.“