Theorien zur Inlandvereisung Outline Astronomische Hypothesen

Theorien zur Inlandvereisung

Theorien zur Inlandvereisung Outline

• Astronomische Hypothesen

• physikalische Grundlagen
• Milankovich-Zyklen

• Terrestrische Hypothesen

Theorien zur Inlandvereisung

• Astronomische Hypothesen

Theorien zur Inlandvereisung 1. Astronomische Hypothesen

• Solarkonstante

• Energie auf definierte Fläche (meist 1 m²) oberhalb der Erdatmosphäre
• E0=1367 W*/m²

Theorien zur Inlandvereisung 1. Astronomische Hypothesen

• Stellung Erde - Sonne zu bestimmten Jahreszeiten

Theorien zur Inlandvereisung 1. Astronomische Hypothesen

• astr. Hypothesen basieren im Wesentlichen auf der Beobachtung folgender drei Phänomene

• Änderung der Schiefe der Erdekliptik
• Änderung der Exzentrität der Erdbahn
• Wanderung des Perihels

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen - Erdekliptik

• Ekliptik = Projektion der scheinbaren Bahn der Sonne im Verlauf eines Jahres auf die Erde

• definiert Ebene, auf welcher Mittelpunkt von Sonne und Erde liegen

• Winkel zwischen Ekliptik und Äquatorebene heißt auch Schiefe der Ekliptik (ε)‏

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen - Erdekliptik

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen - Erdekliptik

• Die Schiefe “ε” variiert periodisch von 22,1° bis 24,1°

• Periodendauer 40.000 Jahre

• momentan 23,5° bei abnehmender Phase

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 physikalische Grundlagen - Ellipsen

• Ellipsen charakterisiert durch Werte

• großer Halbachse (a)‏
• kleiner Halbachse (b)‏

• F1 und F2 Brennpunkte der Ellipse

• In Brennpunkten gilt für alle Punkte der Peripherie r2 + r = 2a

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen – Exzentrizität

• Exzentrizität stellt ein Maß für Abweichung von Kreisform der Ellipse dar

• in Astronomie ist die (num.) Exzentrizität definiert als

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen – Exzentrizität

• Erdumlaufbahn elliptisch

• Exzentrizität schwankt zyklisch von 0,5 % - 6 %

• Periodendauer ca. 100.000 Jahre

• momentaner Wert für Erde : 0,0167, ein nahezu perfekter Kreis

• Perihel ist sonnnächster Punkt

• Aphel ist sonnenentferntester Punkt

• deren Verbindungslinie heißt Absidenlinie

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen – Perihelwanderung

• Präzession der Erdachse

• Erdachse führt Doppelrotation durch
• Periodendauer ca. 26.000 Jahre

• Präzession der gesamten Erdbahn, d.h. Drehung der Apsidenlinie

• Ursache ist eine Störung durch umliegende Planeten und den Mond

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen – Perihelwanderung

• Überlagerung beider Bewegungen führt zu Verschiebung des Perihels mit Zyklus von 21.000 Jahren durch alle Jahreszeiten

• Schleifenartige Bewegung

Theorien zur Inlandvereisung 1.1 phys. Grundlagen – Perihelwanderung

• Skizze der Aphelposition zu verschiedenen Zeitpunkten der Erdgeschichte

Theorien zur Inlandvereisung

• Ahja, aber was hat das mit Eiszeiten zu tun ?

Theorien zur Inlandvereisung

• Position der Erde zur Sonne beeinflusst den

• Strahlungshaushalt !

Theorien zur Inlandvereisung 1.2 Milankovic-Zyklen

• Zur Erinnerung...

• Änderung der Schiefe der Erdekliptik
• Bestimmt Neigungswinkel der Erdeachse zur Sonne
• Veränderung der Sonnenscheindauer, größere Unterschiede zw. Sommer und Winter
• Änderung der Exzentrität der Erdbahn
• Bestimmt Länge von Perihel und Aphel
• Änderung der Strahlungsintensität durch Änderung Abstand Erde-Sonne
• Wanderung des Perihels
• Bestimmt, zu welcher Jahreszeit Erde im Perihel

Theorien zur Inlandvereisung

• Da Änderungen periodisch auftreten, kommt es in Folge zu einer periodischen Änderung der Solarkonstante

Theorien zur Inlandvereisung 1.2 Milankovic-Zyklen

• für ihn entscheidend waren nördliche Bereiche der Nordhalbkugel

• Landfläche NHK : 39 % vs. SHK : 19 %

• Eiszeiten bei sehr kühlen Sommern und milden Wintern

• Strahlungsmenge im Sommer verantwortlich für Eiskappenschmelze

• zusätzl. Feedback : Albedoeffekt

Theorien zur Inlandvereisung 1.2 Milankovic-Zyklen

• Milankovic-Zyklen alleinige Ursache für den (ziemlich schnellen) progressiven Temperaturtrend ???

Theorien zur Inlandvereisung

• Was muss noch rinn

• Milankovitch-Zyklen (eigentlich schon erklärt) => genauer auf die Folgen auf Strahlungshaushalt eingehen
• http://de.wikipedia.org/wiki/Eiszeit#Astronomische_Ursachen
• neuere Erkentnisse : thermohaline Zirkulation in jüngerer erdgeschichte mehrmals unterbrochen, Bohrkerne
• Feedback-Effekte durch erhöhte Albedo !
• http://de.wikipedia.org/wiki/Dansgaard-Oeschger-Ereignis

Theorien zur Inlandvereisung

• Terrestrische Hypothesen

• Allgemein
• Kontinentdrift
• Meeresspiegelschwankungen
• Bildung eines zirkumantarktischen Stroms
• Unterbrechung der äquatorialen Strömungen
• Bildung des Golfstroms
• Auffaltung von Gebirgen

Theorien zur Inlandvereisung

• Allgemein:

• Ursachen von Eiszeitaltern in Ursachen von Klimaveränderungen zu finden
• Die letzten 3 Eiszeitalter:
• Silur-ordovizisches Eiszeitalter (Sahara-Vereisung)‏
• Permokarbonisches Eiszeitalter (Gondwana-Vereisung)‏
• Quartäres Eiszeitalter (bis heute)‏

Theorien zur Inlandvereisung

• Kontinentdrift

• Kontinente bewegen sich langsam über die Erde hinweg
• in Polnähe Vereisung
• Kontinente waren in den letzten drei großen Eiszeitaltern zu Superkontinenten vereint
• Unterschiedliche permokarbonische Vereisungszentren und deren Wanderung im Laufe der Zeit nachweisbar

Theorien zur Inlandvereisung

• Meeresspiegelschwankungen

• während Bildung von Superkontinenten: Meeresspiegel tiefer
• während des Zerfalls eines Superkontinents: Meeresspiegel höher
• Höhe des Meeresspiegels wirkt sich auf die Chemie der Ozeane, auf Meeresströmungen und andere bedeutende Steuerungsfaktoren des Klimas aus

Theorien zur Inlandvereisung

• Bildung eines zirkumantarktischen Stroms

• Öffnen und Schließen von Meeresstraßen
• Veränderung von Meeresströmungen und damit Wärmetransport
• Bsp: Tasmanische Passage, Drake-Passage
• Ausbildung eines Strömungssytems rund um die Antarktis: kalte zirkumantarktische Strömung
• Vollständige Isolierung Antarktikas von warmen Oberflächengewässern
• Ausbildung einer Eiskappe über der Antarktis

Theorien zur Inlandvereisung

• Unterbrechung der äquatorialen Strömungen

• vor ca 5 Mio. a: Afrika prallt auf Eurasien
• Folge: Abkühlung
• Außerdem: Entstehung des Mittelmeers (spielt wichtige Rolle bei der Steuerung des Klimas)‏

Theorien zur Inlandvereisung

• Bildung des Golfstroms

• vor ca 3,5 Mio a: Entstehung der mittelamerikanischen Landbrücke
• Umlenkung warmer Strömungen nach Norden (Golfstrom)‏
• Zwar zunächst Erwärmung der NHK, aber auch Bereitstellung der zur Eiskappenbildung erforderlichen warmen Wassermengen

Theorien zur Inlandvereisung

• Auffaltung von Gebirgen

• Folge von Plattenkollisionen
• Verstärkte Gebirgsbildung ab dem Tertiär
• Wichtige Beispiele: Alpen, Himalaya, Rocky Mountains
• Groß- und kleinräumige Veränderung der atmosphärischen Strömungen
• Feuchtigkeit wird auf die Kontinente gebracht -> Beitrag zur Vergletscherung weiter Teile der NHK
• Gleichzeitig sind Hochgebirge bevorzugte Gebiete der Gletscherentsehung

Theorien zur Inlandvereisung

• Bildung eines zirkumantarktischen Stroms

• Öffnen und Schließen von Meeresstraßen
• Veränderung von Meeresströmungen und damit Wärmetransport
• Bsp: Tasmanische Passage, Drake-Passage
• Ausbildung eines Strömungssytems rund um die Antarktis: kalte zirkumantarktische Strömung
• Vollständige Isolierung Antarktikas von warmen Oberflächengewässern
• Ausbildung einer Eiskappe über der Antarktis