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Ein neuer Mechanismus zur Synchronisierung von Heinrich-Ereignissen mit Dansgaard-Oeschger-Zyklen

Die Klimaentwicklung während der letzten Eiszeit (ca. 65.000-15.000 Jahre vor heute) wurde von zwei prominenten Signalen der Klimavariabilität geprägt: den Dansgaard-Oeschger Zyklen und den Heinrich-Ereignissen. Dansgaard-Oeschger Zyklen sind bekannt als immer wieder auftretende abrupte Temperaturanstiege und -abnahmen, während Heinrich-Ereignisse ausgelöst durch Instabilitäten vom Laurentidischen Eisschild mit einem Eintrag von großen Mengen an Eisbergen in den Nordatlantik assoziiert sind. Hierbei treten die Heinrich-Ereignisse überwiegend während der Kaltphase der Dansgaard-Oeschger Zyklen auf.  Dies deutet auf einen engen Zusammenhang der beiden Ereignisse hin, wobei die genauen Mechanismen bis heute ungeklärt sind. In einer aktuellen Studie stellen Schannwell et al. einen neuen Mechanismus vor, der erklärt, wie Heinrich-Ereignisse mit Dansgaard-Oeschger-Zyklen synchronisiert werden.

Für die Präsentation des neuen Mechanismus stützen Schannwell et al. sich auf Simulationen mit einem gekoppelten Eisschild-feste Erde Modell, das mit einem idealisierten Dansgaard-Oeschger Zyklus angetrieben wird. Der neue Mechanismus überwindet Defizite von früheren Theorien und reproduziert erfolgreich alle Hauptmerkmale von Heinrich-Ereignissen aus der Paläoaufzeichnung für ein breites Spektrum an Klimaantrieben. Ausgelöst werden die Heinrich-Ereignisse hierbei durch interne Eisschildinstabilitäten. Das Auftreten dieser Instabilitäten kann durch atmosphärische Störungen (z.B. Schneefall und Oberflächentemperatur), hervorgerufen durch den periodischen Dansgaard-Oeschger Zyklus, mit der Abkühlungsphase des Dansgaard-Oeschger Zyklus synchronisiert werden. Der atmosphärische Mechanismus ermöglicht eine eisschildweite Reaktion, die das Auftreten von synchronen Heinrich-Ereignissen von zwei unterschiedlichen Eisströmen erlaubt. Das ist ein Merkmal der Paläoaufzeichnung, das frühere Theorien, die hauptsächlich auf Störungen vom Ozean basieren, bisher nicht erklären konnten.

Ein entscheidender Vorteil des atmosphärischen Mechanismus ist, dass er sowohl auf Eisströme, die überwiegend auf dem Land enden, als auch auf Eisströme, die dauerhaft im Kontakt mit dem Ozean sind, anwendbar ist. Daher eröffnet der Mechanismus die Möglichkeit nicht nur Erkenntnisse über episodische Gletscherbeschleunigungen in der Vergangenheit, wie z.B. die Heinrich-Ereignisse, zu gewinnen, sondern auch über heutige episodische Beschleunigungen, wie z.B. beobachtet bei Gebirgsgletschern und Eisströmen vom grönländischen und antarktischen Eisschild.

Abbildung: Die Phasen des Heinrich-Ereignisses. (a) Verstärkte Aufbauphase des Eisstroms während des Interstadials. (b) Der Eisstrom erreicht die kritische Eisdicke und Temperaturschwelle für ein Heinrich-Ereignis während des Interstadials. (c) Einsetzen des Heinrich-Ereignisses während des späten Interstadials. (d) Abklingen des Heinrich-Ereignisses am Ende des Stadials. Der gestrichelte Umriss zeigt die Position der vorherigen Momentaufnahme. Die rote Farbe am unteren Ende des Eisstroms zeigt Regionen, in denen sich das Eis am Druckschmelzpunkt befindet, während die blaue Farbe Regionen zeigt, in denen das Eis am Boden festgefroren ist. Die Einfügungen zeigen den ungefähren Zeitpunkt der aktuellen Momentaufnahme innerhalb des Dansgaard-Oeschger-Zyklus

Originalveröffentlichung

Schannwell, C., Mikolajewicz, U., Kapsch, M.-L., Ziemen, F. (2024).  A mechanism for reconciling the synchronisation of Heinrich events and Dansgaard-Oeschger cycles. Nature Communications 15, 2961, https://doi.org/10.1038/s41467-024-47141-7

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