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Klimageschichte: Leben im Eiszeitalter

2005-10-10T21:20:34+02:00

Die Klimageschichte unseres Planeten ist eine Geschichte der natürlichen Klimaschwankungen. Vorherrschend war das Warmklima, sozusagen der „Normalzustand“ der Erde. Wenig bewusst ist uns die Tatsache, dass wir heute in einem Eiszeitalter leben.

Blick in das Klimabuch der Erde
Wetter und Klima werden oft gleichgesetzt. Sie sind es jedoch nicht. Wetter spiegelt den Augenblickszustand der Atmosphäre an einem Ort wider, Klima erfasst das Wettergeschehen über große Zeiträume.

Bei unseren täglichen Wetterbetrachtungen beziehen wir das uns durch Eltern, Großeltern und vielleicht noch Urgroßeltern übermittelte „Klima“ ein. Menschliche Erinnerungen vollziehen sich also vor einem etwa einhundertjährigen Horizont. Natürlich war „früher alles besser“. Doch über „Abweichungen“ kann man nur urteilen, wenn man den „Normalzustand“ kennt.

Für diesen Blick reichen jedoch selbst Jahrhunderte nicht aus. Die Erde existiert seit etwa 4,6 Mrd. Jahren. Die Klimageschichte unseres Planeten ist eine Geschichte der natürlichen Klimaschwankungen. Und in der langen Klimageschichte war das Warmklima das vorherrschende Klima, sozusagen der „Normalzustand“ der Erde. Dieser Normalzustand (20-25°C)zeichnete sich mit bis zu 10 Grad höheren Erdmitteltemperaturen aus. Heute liegt dieser Wert bei 15°C. Es ist also – gemessen an dem Normalzustand der Erde – gegenwärtig ziemlich kalt auf diesem Planeten.

Wenn wir das Alter der Erde gleich einem Jahr setzen, so kennen wir die irdische Klimageschichte von Anfang März bis zum 31. Dezember. Der Mensch als homo erectus erscheint auf dieser Skala am 31. Dezember gegen 23.00 Uhr. Seit etwa 200 Jahren, also 23.59 Uhr, übt er Einfluss auf das Globalklima aus. Wir sollten also nicht nur die letzten Millisekunden Klimageschichte betrachten, sondern wenigstens ein paar Tage, wenn nicht Wochen zurückgehen. Wer die Vergangenheit nicht kennt, wird kaum Gegenwart oder Zukunft verstehen können.

Wir leben im Eiszeitalter

Wenig bewusst ist uns die Tatsache, dass wir in einem Eiszeitalter leben, dem quartären Eiszeitalter. Es ist nicht das erste und wird auch nicht das letzte Eiszeitalter sein. Das sind Abschnitte der Erdgeschichte, in denen die mittlere Temperatur so weit absank, dass gewaltige Flächen mit einem dicken Eispanzer überzogen wurden sowie Dauerfrostböden und Meereis auftraten.

Die genannten Eigenschaften treffen auf die heutige Erde zu: Gegenwärtig sind rund 16 Mill. Km2 der Landoberfläche unter Inlandeis und Gletschern begraben. Das sind fast 11 Prozent des Festlandes. Wird der – teilweise bis weit über 1500 Meter mächtige – Dauerfrostboden in Eurasien und Nordamerika hinzugerechnet, so sind etwa 37 Mill. Km2 der Landflächen vereist. Das ist nahezu ein Viertel der Festlandsfläche.

Aus der Erdgeschichte ist bekannt, dass in den letzten 950 Millionen Jahren mindestens sechs bedeutende Eiszeitalter auftraten. Jede dieser Perioden ist durch einen wellenartigen Wechsel von Kaltzeiten (sehr große Gebiete der Erde sind vereist) und Warmzeiten (ein kleiner Teil der Erde ist vereist) gekennzeichnet.
Das jüngste Eiszeitalter, das quartäre Eiszeitalter, begann vor etwa 2 Millionen Jahren und dauert bis heute an. Auch dieses quartäre Eiszeitalter zeichnet sich durch einen permanenten Wechsel von Kalt- und Warmzeiten aus, wobei die Zykluslänge einer Kalt- oder einer Warmzeit bei etwa 50 000 bis 100 000 Jahren liegt.

Die letzte Kaltzeit endete vor 11 000 Jahren und es begann eine neue Warmzeit. Wir leben also heute in einer Warmzeit des quartären Eiszeitalters. Sie wird von Geologen als Holozän bezeichnet. Erst wenn kein Eis mehr auf der Erdoberfläche auftritt, hat das quartäre Eiszeitalter sein Ende gefunden.

Nach neuen Erkenntnissen steuert das antarktische Inlandeis den Wechsel von Kalt- und Warmzeiten. Das quartäre Eiszeitalter muss daher solange anhalten, wie der antarktische Kontinent in seiner Lage im Bereich des Südpols bleibt, bis er durch das Wandern, durch Verschiebung der Platten (globale Plattentektonik) aus seiner jetzigen Lage hinausgedrängt wird. Demzufolge werden höchstwahrscheinlich noch weitere Kalt- und Warmzeiten folgen.

Die Erdatmosphäre erwärmt sich

Gemessen an der Klimageschichte der letzten 100 Millionen Jahre ist es derzeit ziemlich kalt auf diesem Planeten. Wir leben ja auch im quartären Eiszeitalter. Innerhalb des Eiszeitalters wiederum ist es derzeit relativ warm, was auch kein Wunder ist, denn wir leben seit 11 000 Jahren in einer Warmzeit. Als Folge natürlicher Klimaschwankungen stieg die mittlere globale Oberflächentemperatur seit dem Ende der letzten Kaltzeit um 2 Grad – von 13°C auf 15°C – an.

Unbestritten ist aber auch, dass sich die Erdatmosphäre in jüngster Zeit stärker erwärmt. Die mittlere globale Oberflächentemperatur ist im Verlauf der letzten 100 Jahre um etwa 0,6 Grad gestiegen. 95 Prozent dieses Anstiegs, so der Tenor führender Klimatologen, gehen auf das Konto menschlicher Aktivitäten zurück. Für die kommenden 100 Jahre prognostizieren sie – je nach Klimamodell – eine Erwärmung zwischen 1,4 und 5,6 Grad.

Sollte es im Extremfall zu dieser globalen Erwärmung von 5,6 Grad – auf 20,6°C – kommen, so darf man nicht verkennen, dass diese mittlere globale Oberflächentemperatur viel eher dem Normalzustand der irdischen Klimageschichte entspricht, als die heutigen Temperaturen. Doch damals gab es keine Menschen und demzufolge auch keine vom homo sapiens wahrgenommene Katastrophen.

Dass der menschlich bedingte Treibhauseffekt weit reichende Folgen haben kann, ist ebenfalls unbestritten: katastrophale Dürren und die Verwüstung fruchtbarer Gebiete, sintflutartige Regenfälle und verheerende Überflutungen an den Küsten, die Verschiebung von Klimazonen.
Die mittleren und nördlichen Regionen könnten sich in diesem Zusammenhang stärker erwärmen, große Areale des Dauerfrostbodens würden auftauen. Der Weltmeeresspiegel, der sich in den letzten 100 Jahren um 10 bis 20 Zentimeter erhöht hat, könnte durch weiteres Abschmelzen von Gletscherregionen um 30 bis 140 Zentimeter steigen. Das hätte regional verheerende Folgen, beispielsweise in Küstengebieten (Niederlande) und Flussdeltagebieten (Ganges-Brahmaputra). Weite Landstriche wären in Gefahr, überflutet zu werden.

Eine exakte Vorhersage der Auswirkungen des zunehmenden Treibhauseffektes ist gegenwärtig nicht möglich. Gletscher sind zwar empfindliche Frühwarnindikatoren, aber bis jetzt lassen sich daraus keine eindeutigen Rückschlüsse ziehen. Ähnlich ist es mit den Wasserpegeln. Zudem verzögern und verschleiern die Ozeane den Effekt, da sie etwa die Hälfte des jährlich erzeugten CO2 binden. Die Geowissenschaftler warten daher sehnsüchtig auf die Daten von CryoSat.

Der Klimawandel vollzieht sich also schleichend, überlagert sich mit natürlichen Schwankungen. Bis im allgemeinen „Klimarauschen" das bedeutungsvolle „Signal" entdeckt ist, kann es möglicherweise schon zu spät sein. Denn Kern des Problems ist ein von Menschen ausgelöster Klimawandel, der zu allmählich eintritt, um entdeckt zu werden, bevor er weit fortgeschritten ist. Und der zu weit fortgeschritten sein kann, um zum Zeitpunkt seiner Entdeckung noch gestoppt werden zu können. Um diese Effekte zu bestätigen oder zu widerlegen sind globale Messungen verschiedenster Parameter über mehrere Jahrzehnte notwendig. Dabei spielen die polaren Eismassen im Verbund mit dem Meerwasser eine entscheidende Rolle.

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ESA Living Planet 1 - Gegenwart: Das Erkundungsprogramm der ESA

2005-10-10T21:14:09+02:00

Im Rahmen ihres Programms „Living Planet“ ist die ESA den globalen Umweltveränderungen auf der Spur. Earth-Explorer-Spezialsatelliten sollen gesicherte Daten über die Prozesse in der Atmosphäre, in den Ozeanen sowie auf dem Festland liefern. Diese Daten sind als wissenschaftliche Grundlage politischer Entscheidungen dringend notwendig.

Die Symptome sind eindeutig: Teile des Ökosystems Erde sind krank. Wie krank, darüber streiten die Gelehrten. Seit Jahrzehnten ist eine Zunahme klimawirksamer Spurengase in der Atmosphäre zu verzeichnen. Das Fatale daran ist: Die Prozesse vollziehen sich schleichend. Alle in die Atmosphäre eingegebenen Stoffe kommen irgendwann und irgendwo einmal zum Tragen. Aber wann, wo, mit welcher Intensität und mit welchen Folgen das geschieht, das ist aufgrund der Kompliziertheit und Komplexität von Klimaprozessen schwer verständlich. Und aufgrund der Rückkopplungen auch kaum vorhersehbar. Weil alles mit allem zusammenhängt.
Prognosen über die Zukunft des Weltklimas sind deshalb äußerst kompliziert. Es genügt nicht, einzelne Parameter zu erfassen und diese linear hochzurechnen. Vielmehr sind Modelle notwendig, die mit den neuen Messdaten immer wieder abgeglichen und modifiziert werden.
Die großen Unsicherheiten liegen in gekoppelten Ozean-/Atmosphäre-Modellen sowie in den Rückkopplungsmechanismen einzelner Parameter. Zu den Hauptproblemen gehören die Wolken sowie die planetaren Eismassen. Werden sie den erwarteten vom Menschen verursachten Treibhauseffekt verstärken oder dämpfen?

Forschungsgegenstand von Living Planet - Die Erde
ESA Living Planet 1 - Gegenwart: Das Erkundungsprogramm der ESA

An solchen Unsicherheiten liegt es, dass bei gleicher Datenausgangsbasis die zu erwartenden globalen Temperaturerhöhungen modellabhängig um fast fünf Grad schwanken. Eine der Hauptforderungen der Umweltforscher besteht daher in der gesicherten Langfristigkeit und Kontinuität der Datengewinnung und -auswertung. Dies kann effizient nur über speziell ausgerichtete Umweltsatelliten erfolgen.

Europas Super-Späher

Die Europäische Weltraumorganisation ESA hat sich frühzeitig diesen Herausforderungen gestellt und fährt ein zweigleisiges Programm. Sie realisiert die Wünsche der satellitengestützten Beobachtung, Erforschung und Überwachung des Ökosystems Erde und seiner Teilbereiche zum einen durch singuläre, extrem leistungsfähige Umwelt-Satelliten der Weltspitze, zum anderen durch ein innovatives und hochflexibles Erderkundungsprogramm „Living Planet“.

1991 begann sie mit dem Satelliten ERS 1 ein sehr erfolgreiches globales sowie vielseitiges Erkundungsprogramm, dem 1995 der – noch im Betrieb befindliche – Ozonwächter ERS 2 sowie 2002 die fliegende Umwelt-Überwachungsstation Envisat folgten.
Envisat baut auf die Erfahrungen von ERS auf. Der um mehrere Klassen leistungsfähigere Satellit liefert Daten über die globale Erwärmung, den Abbau von Ozon und den Klimawandel. Als weltgrößter Sensorträger für Klimaüberwachung ist er den Umweltveränderungen auf der Spur.

Großsatelliten wie ERS und Envisat haben mit ihrem umfangreichen Instrumentarium einen entscheidenden Vorteil: Die Wissenschaftler erhalten gleichzeitig miteinander vergleichbare Daten, die die Voraussetzung für das Erkennen von Prozessabläufen und zusammenhängenden Parametern auf der Erde darstellen.
Envisat ist extrem leistungsfähig. Er darf neidlos den Superlativ von der komplexesten Mission zum Planeten Erde für sich in Anspruch nehmen. Envisat wird aber in Bezug auf seine mehr als zehnjährige Entwicklungszeit, seine Größe von 25 x 7 x 10 m und seine Gesamtkosten von etwa 2,3 Mrd. Euro auf lange Zeit eine Ausnahmestellung behalten.

Die neuen Earth-Explorer-Satelliten

Um zukünftig schneller und flexibler auf neue Erkenntnisse der Wissenschaft sowie auf gesellschaftspolitische Anforderungen reagieren zu können, hat die ESA 1998 das Programm „Living Planet“ ins Leben gerufen. Es sieht für die nächsten Jahre den Start einer größeren Zahl von Erdbeobachtungssatelliten vor, die deutlich kleiner, spezialisierter und kostengünstiger als ihre Vorgänger ausfallen werden.

Die ESA reagiert damit auch auf die deutlich geschrumpften Budgets. Dabei gelingt ihr der Spagat zwischen Weltspitzenleistungen und den zur Verfügung stehenden finanziellen Ressourcen. Ein vereinfachter Vergleich verdeutlicht die aktuelle Situation: Mit den Entwicklungskosten eines Envisat-Instrumentes (an Bord befinden sich zehn Instrumente) wird heute eine komplette Erderkundungsmission eines Earth-Explorer-Satelliten realisiert.

Die ESA-Planer unterscheiden zwischen zwei Missionstypen, Kern- (Core-) und Ergänzungsmissionen (Opportunity). Die Core-Explorer-Satelliten verkörpern größere und komplexe Forschungsmissionen, die ein breiteres Forschungsprojekt unter Federführung der ESA abdecken. Der zur Verfügung stehende Kostenrahmen liegt pro Mission bei mehreren Hundert Mill. Euro.

Demgegenüber stehen die Opportunity-Forschungsmissionen. Sie basieren auf Vorschlägen von Spitzenwissenschaftlern und sollen auf drängende wissenschaftliche Fragen schnelle und kostengünstige Antworten geben. Der zur Verfügung stehende Kostenrahmen liegt pro Mission bei maximal 150 Mill. Euro.

Grünes Licht für sechs Erderkundungs-Missionen

Aus 27 Projekten wählte die ESA 1999 die ersten beiden Opportunity-Missionen aus: den Eisforschungssatelliten CryoSat sowie den Satelliten SMOS (Start 2007). Letzterer soll den Salzgehalt der Meere und die Bodenfeuchte der Festlandareale bestimmen.
Im gleichen Jahr erfolgte auch die Auswahl der ersten beiden Core-Satellitenmissionen: GOCE zur Bestimmung des Schwerefelds der Erde (Start 2006) sowie ADM-Aeolus zur Erfassung der Dynamik der Erdatmosphäre (Start 2008).

Inzwischen wurden zwei weitere Satellitenprojekte beschlossen: SWARM, eine Konstellation von drei Kleinsatelliten zur Untersuchung der Dynamik des Erdmagnetfelds (Start 2009) und EarthCARE (Start 2012), ein Satellit auf einer Polarbahn, der aus 450 Kilometer Höhe die horizontale sowie vertikale Verteilung von Wolken, Aerosolen und Strahlung sowie ihre wechselseitigen Beziehungen zueinander ermitteln soll.

Nach welchen Kriterien erfolgt eigentlich die Auswahl? Einar-Arne Herland, ESA-Bereichsleiter für Geowissenschaften, erläutert die Gesichtspunkte in den Gremien: „Natürlich spielen technologische und finanzielle Aspekte eine große Rolle. Noch wichtiger ist jedoch, die führende Stellung Europas in der Erderkundung durch herausragende Missionen mit exzellenter Grundlagenforschung weiter auszubauen

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CryoSat nach Raketenfehlstart verloren

2005-10-10T21:07:57+02:00

10 Oktober 2005
Am 8. Oktober um 21.00 Uhr hat der stellvertretende Generaldirektor des Chrunitschew-Raumfahrtzentrums, Yuri Bachwalow, im Auftrag der Russischen Staatskommission offiziell bestätigt, dass der Start des Satelliten CryoSat aufgrund eines Fehlers in der Startsequenz der Rakete fehlgeschlagen ist, und der ESA und allen Beteiligten sein Bedauern ausgedrückt.

Erste Analysen der Telemetriedaten haben ergeben, dass es bei der Erststufe keinerlei Probleme gab. Die Zweitstufe funktionierte bis zum Zeitpunkt der geplanten Abschaltung des Haupttriebwerks ebenfalls normal; das Ausbleiben eines Befehls des Bordflugkontrollsystems hatte jedoch zur Folge, dass das Haupttriebwerk bis zur Erschöpfung der Treibstoffvorräte angeschaltet blieb.
Infolgedessen fand die Trennung zwischen der Zweit- und der Oberstufe nicht statt. Die beiden Stufen und der Satellit CryoSat stürzten daraufhin in dem vorausberechneten Gebiet nördlich von Grönland unweit des Nordpols ins Meer; durch den Absturz wurden somit keine besiedelten Gebiete gefährdet
Russische Untersuchungskommission wird eingesetzt

Die russischen Behörden haben eine Untersuchungskommission eingesetzt, die die Einzelheiten der Ursachen für den Fehlstart klären soll. Die Ergebnisse werden für die nächsten Wochen erwartet. Diese Kommission wird eng mit einem Untersuchungsausschuss aus Vertretern von Eurockot, der ESA und des Chrunitschew-Raumfahrtzentrums zusammenarbeiten.

Diese Informationen werden zeitgleich von Eurockot und der ESA herausgegeben.

Weitere Informationen :

ESA-Referat Medienbeziehungen, Paris
Tel: +33(0)1.53.69.7155
Fax: +33(0)1.53.69.7690

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CryoSat: Die Zukunft des Klimas steht im Eis

2005-10-08T17:25:49+02:00

08. Oktober 2005 Auf dem russischen Raketenstartgelände Plessezk läuft der Countdown für eine wichtige Weltraummission im Dienst der Klimaforschung. Heute startet der europäische Satellit Cryosat, der mindestens bis 2008 Veränderungen der Eiskappen an Nord- und Südpol messen soll. Aus 720 Kilometern Höhe kann sein Doppelradar bis auf drei Zentimeter genau die Dicke von Eisschichten bestimmen.

Die Europäische Raumfahrtagentur Esa eröffnet mit Cryosat eine neue Serie von Satelliten zur Erdbeobachtung. Die leichte russische Trägerrakete Rockot, eine abgerüstete Atomrakete SS-19, soll den künstlichen Himmelskörper ins All tragen.

Wissen, was mit dem Eis passiert

Die Eismassen an den unwirtlichen Polen spielen eine große Rolle für das Klima weltweit. „Wir wissen noch viel zu wenig darüber, was mit dem Eis passiert”, sagt der britische Geophysiker Duncan Wingham in Plessezk. Er hat die 136 Millionen Euro teure Cryosat-Mission ersonnen.

Die Hinweise mehren sich, daß die globale Erwärmung das Eis an vielen Stellen schmelzen läßt. Erst kürzlich schlugen Forscher des Nationalen Schnee- und Eis-Datenzentrums der Vereinigten Staaten (NSIDC) Alarm, weil das Eis der Arktis sich nach ihren Daten drastisch vermindert. An anderen Stellen werde die Eisschicht aber aus noch ungeklärten Gründen dicker, sagt Wingham. Zu ähnlichen Ergebnissen kamen zuletzt Klimaforscher des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie. Sie erwarten bis zum Jahr 2100 eine im Sommer eisfreie Arktis, während das antarktische Eis von dieser Entwicklung verschont bleiben.

Den endgültigen Beweis für eine drohende Klimakatastrophe erwartet der Londoner Professor von drei Jahren Arbeitszeit mit Cryosat zwar nicht, aber er erhofft sich zuverlässige Erkenntnisse, wie Wind, Schnee, Sonnenlicht und Erdwärme auf das Eis einwirken: „Es geht darum, die Physik des Eises verstehen.”

Klima-Satellit CryoSat verloren

08. Oktober 2005 Die CryoSat-Mission der Europäischen Raumagentur ESA ist nach russischen Angaben gescheitert. Der Klima-Satellit CryoSat sei verloren, teilte ein Sprecher der russischen Raumfahrtagentur am Samstag abend in Moskau nach Angaben der Agentur ITAR-TASS mit. Der ESA-Satellit war um 17.02 Uhr (MESZ) mit einer Rockot-Rakete vom russischen Weltraumbahnhof Plesezk, 800 Kilometer nördlich von Moskau, gestartet, anschließend war der Kontakt abgebrochen.

Es sei nicht gelungen, einen Kontakt zu dem Satelliten herzustellen, sagte ein ESA-Sprecher in Paris. Der Satellit sollte nach den ursprünglichen Planungen rund anderthalb Stunden nach dem Start in einer Erdumlaufbahn ausgesetzt werden

Mit der CryoSat-Mission wollten Wissenschaftler das Abschmelzen der Polkappen erforschen. Mindestens drei Jahre lang sollte der Radar-Satellit aus 720 Kilometern Höhe Präzisionsbilder von den schwer zugänglichen Polarregionen zur Erde schicken. CryoSat wurde vom Luft- und Raumfahrtkonzern EADS gebaut. Der 650 Kilogramm schwere Satellit kostete 140 Millionen Euro.

Text: FAZ.NET mit Material von AP und AFP
Bildmaterial: dpa/dpaweb

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