Ursachen der Eiszeit auf der Nordhalbkugel

Woher kommt das Eis am Nordpol?

Zurzeit sind große Gebiete auf der Nordhalbkugel mit Eis bedeckt. Doch das war nicht immer so. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Nature“ veröffentlichen Wissenschaftler des Potsdamer GeoForschungsZentrums (GFZ) und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) eine mögliche Lösung des ältesten Rätsels der Paläoklimaforschung – der Entstehung der Eiszeit auf der Nordhalbkugel vor gut 2,7 Millionen Jahren.

Damit ein Eisschild wachsen kann, sind zwei Voraussetzungen notwendig: Erstens müssen die Polarregionen ausreichend kalt sein, damit der Niederschlag als Schnee fallen kann. Zweitens muss der Niederschlag so hoch sein, dass der Schneefall im Winter das Abschmelzen im Sommer überwiegt. Paläoklimatische Daten zeigen, dass die Nordhalbkugel seit 14 Millionen Jahren ausreichend kalt war, um Gletscher wachsen zu lassen. Warum aber setzte erst vor 2,7 Millionen Jahren die große Vereisung auf der Nordhalbkugel ein?

Die aktuelle Studie der Potsdamer Wissenschaftler zeigt, dass sich die ozeanische Zirkulation vor 2,7 Millionen Jahren dramatisch veränderte. Ein „Süßwasserdeckel“ bildete sich im subarktischen Nordpazifik aus – darauf weisen neue Klimadaten und Modellrechnungen hin. Diese salzgesteuerte so genannte Sprungschicht in 200 Metern Wassertiefe bewirkte, dass sich im Sommer und Herbst bei etwa 50 Metern Wassertiefe eine weitere, temperaturgesteuerte Schichtung ausbilden konnte. Durch diese verstärkte Schichtung des nordpazifischen Ozeans stieg die Wasseroberflächentemperatur in der Region im Sommer und Herbst um mehr als sieben Grad Celsius. Damit stellt der Nordpazifik die entscheidende Feuchtigkeitsquelle für den amerikanischen Eisschild und die gesamte Nordhalbkugel dar.

Nach dem Beginn der Eiszeit vor etwa 2,7 Millionen Jahren kühlte die Erde dramatisch ab. Eine permanente Eiskappe überzog fortan die Nordpolarregionen, und kilometerdicke Eisschilde bedeckten außer Grönland auch große Teile Skandinaviens, Nordasiens und Nordamerikas. Seitdem hat sich der Pulsschlag des Klimas auf einen fortwährenden Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten eingependelt, bei insgesamt eher niedrigen Temperaturen.