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Die natürliche Variabilität des Klimas. Anne Wackerbarth 25.01.2007 Betreuer: Augusto Mangini. Gliederung: Klimavariationen der letzten 4,5 Mrd Jahre Klimavariationen des Quartär Hauptthema : Das Klima des Holozäns

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Presentation Transcript
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Die natürliche Variabilität des Klimas

Anne Wackerbarth 25.01.2007

Betreuer: Augusto Mangini

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Gliederung:

  • Klimavariationen der letzten 4,5 Mrd Jahre
  • Klimavariationen des Quartär
  • Hauptthema: Das Klima des Holozäns
  • (Untersuchungen an Stalagmiten im Vergleich mit anderen Klimaarchiven)
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1. Klima der letzten 4,5 Mrd Jahre

Bildquelle: Schönwiese

  • Frühphase der Erde : andere Zusammensetzung
  • der Atmosphäre  viele Vermutungen
  • wenige Archive  Fehler von einigen Millionen Jahren
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2. Klima des Quartärs

  • aktuelleEiszeitalter : Quartär (Beginn vor 2,6 Mio Jahren)
  • Unterscheidung zwischen Stadialen und Interstadialen (kältere und
  • wärmere Perioden)

Bessere Informationen aufgrund von Sedimentuntersuchungen und Untersuchungen an Eisbohrkernen

Bildquelle: Wikipedia

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2. Klima des Quartärs

Variationen

  • Temperaturschwankungen von ΔT=15°C (EPICA) bzw. ΔT=12°C (Vostok)
  • 100.000 jähriger Zyklus

Vostok – Station

Bildquelle:Robert A. Rohde

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2. Klima des Quartärs

Die Milankovic-Theorie

Thema: Zusammenhang zwischen Klimaschwankungen und Sonneneinstrahlung auf der Erde

Berechnung der solaren Einstrahlung aufgrund der Bahnparametern der Erde

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2. Klima des Quartärs

Die Milankovic-Theorie

Bildquelle: Rutherford (1997)

Bildquelle: Rutherford (1997)

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2. Klima des Quartärs

Die Milankovic-Theorie

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2. Klima des Quartärs

Weitere Zyklen

  • Ungeklärt, warum ein Zyklus dominiert
  • Zyklen: Exzentrizität 100.000 Jahre
  • Präzession 21.000 Jahre
  • Nutation 41.000 Jahre

Bildquelle: http://www.dwd.de/

Bildquelle:Lisiecki und Raymo (2005)

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Das Klima des Holozäns

Aktuelles Interstadial (Warmzeit) : Holozän (Beginn vor 11.000 Jahren)

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3. Das Klima des Holozäns

Bekannt: IPCC- Report

Bildquelle:

IPCC-Report

  • ΔT ~ 0,5°C
  • kaum Variationen bis 1860  Anstieg der Temperatur/ Klimawandel von
  • Menschen verursacht
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3. Das Klima des Holozäns

  • Der IPCC- Report
  • Kritik :
  • Rekord hauptsächlich erstellt aus klimarelevanten Information aus Baumringen
  • Kritikpunkte :
  • Wachstum hauptsächlich im Frühjahr und Sommer nur Archiv für Frühjahr-
  • und Sommer-Klimaverhältnisse
  • Wachstum variiert mit Alter des Baumes
  • Biologische Organismen anpassungsfähig für Klima  Zusammenhang mit
  • Temperatur nicht genau geklärt

www.gtz-amazonia.org

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3. Das Klima des Holozäns

Aktuelle Messungen:

  • Moberg et al. (2005) :
  • Rekord aus verschiedenen Archiven (Eisbohrkerne, Meer- und Seesedimente)
  •  ΔT~0,9°C zwischen LIA und MWP im Gegensatz zu IPCC mit ΔT~0,3°C
  • Mangini et al. :
  • Untersuchungen zur weiteren Erforschung des Klimas des Holozäns an Stalagmiten der Spannagelhöhle

Bildquelle:

Vollweiler 2006

Bildquelle:

lumi.zr.ruhr-uni-bochum.de

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3. Das Klima des Holozäns

Die Spannagelhöhle :

Lage: Österreich (Tirol) am

Hintertuxer Gletscher

Länge L=10km

Temperatur T=1,8°C

Luftfeuchtigkeitnahezu 100%

Bildquelle: www.mamilade.at

Bildquelle: Vollweiler 2006

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3. Das Klima des Holozäns

Grundlagen Stalagmiten:

Bildquelle:

McGarry et al.

2004

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3. Das Klima des Holozäns

Die Isotopie des Sauerstoffes:

  • Sauerstoff besitzt verschiedene Isotope
  • 16O mit 99,7%
  • 18O mit 0,2%

Untersuchtersuchung Stalagmiten  verschiedene Sektoren haben verschiedene Isotopenverhältnisse

  • Isotopie des Sektors abhängig von:
  • Isotopie des Niederschlags
  • Kinetische Effekte, d.h. Anreicherung schwerer Isotope
  • Temperatur (-0,23‰/°C)

Bildquelle: Vollweiler 2006

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Das Klima des Holozäns

Die Isotopie des Sauerstoffes:

Isotopie des Sauerstoffes wird durch dieDelta-Notation ausgedrückt

Beispiel:

δ18O

Niedrige δ18O-Werte

-8‰

-7‰

-6‰

-5‰

Höhere δ18O-Werte

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3. Das Klima des Holozäns

Alters-Datierung

U/Th-Methode „Mutter-zu-Tochter“-Verhältnis

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3. Das Klima des Holozäns

SPA 12: Klimarekonstruktion der letzten 2000 Jahre

Spannagelhöhle: niedrige Temperatur und hohe Tropfrate

 kinetische Effekte ausschließbar

 δ18O Rückschluss auf Temperatur und Niederschlagsisotopie

Temperatureichkurve:

Anhand von fünf Messpunkte bekannter Temperatur

Mangini et al. (2005)

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3. Das Klima des Holozäns

Temperaturverlauf der letzten 2000 Jahre:

Vergleich:

SPA 12: ΔT~2,7°C

IPCC : ΔT~0,5°C

Moberg: ΔT~0,9°C

Bildquelle: Mangini et al. (2005)

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3. Das Klima des Holozäns

Temperaturverlauf der letzten 2000 Jahre

Vergleich:

Schwankung der Größe des großen Aletschgletschers

(Schweiz) (z.B. Holzhauser et al. 2005)

Bildquelle: Wikipedia

Rote Kurve: Gletscher

Schwarze Kurve: SPA12

Bildquelle:

Mangini et al. 2005

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3. Das Klima des Holozäns

Ursachen:

  • Relativ unbekannt
  • Vermuteter Zusammenhang mit der Aktivität der Sonne

Comparison

Delta14C – SPA12

Rote Kurve: Delta14C

  • Δ14C vermutlich
  • Funktion solarer
  • Abstrahlung
  • niedriger Δ14C
  •  leichtere
  • Isotopie

Schwarze Kurve: SPA12

Bildquelle: Mangini et al. (2005)

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3. Das Klima des Holozäns

Ursachen:

Solares Magnetfeld schirmt hochenergetische Strahlung ab.

Strahlung erzeugt Reaktion:

  • Je höher Sonnenaktivität

umso niedriger Δ14C

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3. Das Klima des Holozäns

Niederschlagsisotopie

  • δ18O abhängig von Temperatur
  • δ18O abhängig von Niederschlagsisotopie
  • Es gilt:
  • je mehr Ausregnung umso leichter
  • je länger Weg über den Kontinent umso leichter
  • je niedriger Temperatur, umso leichter Isotopie  Winterniederschlag leichter als Sommerniederschlag  Rückschlüsse auf NAO-Index

Bildquelle: Wikipedia

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3. Das Klima des Holozäns

Der NAO-Index:

Auswirkungen des Druckgradienten zwischen Islandtief und Azorenhoch auf den resultierenden Westdrift auf Europa

 Niedriger δ18O-Wert  Beitrag Winterniederschlag höher  NAO+ Situation

Niedriger Druckgradient

Hoher Druckgradient

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3. Das Klima des Holozäns

Klimaaufnahme der letzten 9000 Jahre:

  • Drei Stalagmiten
  • (SPA12, SPA128, SPA70)
  • aus überlappenden
  • Wachstumsperioden
  • entnommen im Abstand von
  • maximal 50m

Bildquelle: Vollweiler et al.

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3. Das Klima des Holozäns

wärmer, NAO+

„Ötzi“

„Hannibal“

MWP

LIA

kälter, NAO-

Klimaaufnahme der letzten 9000 Jahre:

-9,0

ΔT~3,2°C

-8,5

-8,0

δ18O [‰]

-7,5

-7,0

-6,5

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Age [kyr]

Age [kyr]

tuned curve (to the level of SPA 12)

Bildquelle: Vollweiler et al. (2006)

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3. Das Klima des Holozäns

Vergleich mit anderen Archiven:

Aletschgletscher

(Holzhauser et al. 2001)

Seespiegel

Westalpen

(Magny 2004)

Bildquelle: Vollweiler et al. (2006)

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3. Das Klima des Holozäns

Vergleich überregionale Archive:

HSG:

Hematite Stained Grains (Bond et al. 2001) = Maß für Eisdrift auf dem Nordatlantik

Bildquelle: www.wissen.swr.de

Bildquelle: Mangini et al. 2006

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3. Das Klima des Holozäns

ITCZ

Vergleich mit überregionalen Archive

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3. Das Klima des Holozäns

Vergleich mit überregionalen Archiven:

TROJA

Siedlungsphasen

Bildquelle: Vollweiler (2006)

Bildquelle: Mangini (2006)

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Zusammenfassung:

  • Über die frühe Zeit der Erde ist nur wenig bekannt  wenig Archive
  • Innerhalb der besser erforschten Zeit erkennt man zyklische Variationen, die möglicherweise mit der Variation der Bahnparametern der Erde zusammenhängen
  • Möglicherweise ist der Verlauf des Klimas des Holozäns weniger glatt als angenommen und starke Temperaturschwankungen existieren nicht erst seit der Industrialisierung
  • Mit Hilfe von Stalagmiten wurden Klimaaufzeichnungen des Holozäns erstellt, die eine Temperaturschwankung von ca. 3,2°C nahe legen
  • Möglicherweise wurde der Einfluss der natürlichen Variabilität bisher unterschätzt