Sozialwissenschaften

Wie Wissenschaftler das Klima der Vergangenheit bestimmen

Paläoumweltrekonstruktion (auch als Paläoklima-Rekonstruktion bekannt) bezieht sich auf die Ergebnisse und Untersuchungen, die durchgeführt wurden, um festzustellen, wie das Klima und die Vegetation zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort in der Vergangenheit waren. Das Klima. einschließlich Vegetation, Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, hat sich in der Zeit seit der frühesten menschlichen Besiedlung des Planeten Erde sowohl aus natürlichen als auch aus kulturellen (vom Menschen verursachten) Gründen erheblich verändert.

Klimatologen verwenden in erster Linie paläoökologische Daten, um zu verstehen, wie sich die Umwelt unserer Welt verändert hat und wie sich moderne Gesellschaften auf die kommenden Veränderungen vorbereiten müssen. Archäologen verwenden Paläoumweltdaten, um die Lebensbedingungen der Menschen zu verstehen, die an einer archäologischen Stätte lebten. Klimatologen profitieren von den archäologischen Studien, weil sie zeigen, wie Menschen in der Vergangenheit gelernt haben, sich an Umweltveränderungen anzupassen oder sich nicht anzupassen, und wie sie Umweltveränderungen verursacht oder sie durch ihre Handlungen verschlechtert oder verbessert haben.

 

Proxies verwenden

Die Daten, die von Paläoklimatologen gesammelt und interpretiert werden, werden als Proxies bezeichnet und stehen für das, was nicht direkt gemessen werden kann. Wir können nicht in die Vergangenheit reisen, um die Temperatur oder Luftfeuchtigkeit eines bestimmten Tages, Jahres oder Jahrhunderts zu messen, und es gibt keine schriftlichen Aufzeichnungen über Klimaveränderungen, die uns diese Details geben würden, die älter als ein paar hundert Jahre sind. Stattdessen stützen sich Paläoklimaforscher auf biologische, chemische und geologische Spuren vergangener Ereignisse, die vom Klima beeinflusst wurden.

Die primären Proxys, die von Klimaforschern verwendet werden, sind Pflanzen- und Tierreste, da die Art der Flora und Fauna in einer Region das Klima anzeigt: Stellen Sie sich Eisbären und Palmen als Indikatoren für das lokale Klima vor. Erkennbare Spuren von Pflanzen und Tieren reichen von ganzen Bäumen über mikroskopische Kieselalgen bis hin zu chemischen Signaturen. Die nützlichsten Überreste sind solche, die groß genug sind, um für Arten identifizierbar zu sein. die moderne Wissenschaft in der Lage, Objekte so klein wie zu identifizieren Pollenkörner und Sporen zu Pflanzenart.

 

Schlüssel zu vergangenen Klimazonen

Proxy-Beweise können biotisch, geomorph, geochemisch oder geophysikalisch sein. Sie können Umweltdaten aufzeichnen, die zeitlich von jährlich, alle zehn Jahre, jedes Jahrhundert, jedes Jahrtausend oder sogar mehrere Jahrtausende reichen. Ereignisse wie Baumwachstum und regionale Vegetationsveränderungen hinterlassen Spuren in Böden und Torfablagerungen, Gletschereis und Moränen, Höhlenformationen sowie am Boden von Seen und Ozeanen.

Forscher verlassen sich auf moderne Analoga; Das heißt, sie vergleichen die Ergebnisse der Vergangenheit mit denen, die in aktuellen Klimazonen auf der ganzen Welt gefunden wurden. Es gibt jedoch Perioden in der sehr alten Vergangenheit, in denen das Klima völlig anders war als das, was derzeit auf unserem Planeten erlebt wird. Im Allgemeinen scheinen diese Situationen das Ergebnis von Klimabedingungen zu sein, die extremere saisonale Unterschiede aufwiesen als alle, die wir heute erlebt haben. Es ist besonders wichtig zu erkennen, dass der atmosphärische Kohlendioxidgehalt in der Vergangenheit niedriger war als heute. Daher haben sich Ökosysteme mit weniger  Treibhausgasen  in der Atmosphäre wahrscheinlich anders verhalten als heute.

 

Paläoumweltdatenquellen

Es gibt verschiedene Arten von Quellen, in denen Paläoklimaforscher erhaltene Aufzeichnungen über vergangene Klimazonen finden können.

    • Gletscher und Eisschilde : Langfristige Eiskörper wie der grönländische und der antarktische Eisschild haben jährliche Zyklen, in denen jedes Jahr neue Eisschichten wie Baumringe gebildet werden. Die Schichten im Eis variieren in wärmeren und kühleren Jahreszeiten in Textur und Farbe. Außerdem dehnen sich die Gletscher mit zunehmendem Niederschlag und kühlerem Wetter aus und ziehen sich zurück, wenn die wärmeren Bedingungen herrschen. In diesen über Jahrtausende verlegten Schichten sind Staubpartikel und Gase eingeschlossen, die durch klimatische Störungen wie Vulkanausbrüche entstanden sind. Diese Daten können mithilfe von Eisbohrkernen abgerufen werden.
    • Meeresboden: Sedimente werden jedes Jahr am Boden der Ozeane abgelagert , und Lebensformen wie Foraminiferen, Ostrakoden und Kieselalgen sterben ab und werden bei ihnen abgelagert. Diese Formen reagieren auf Meerestemperaturen: Einige sind beispielsweise in wärmeren Perioden häufiger anzutreffen.
    • Flussmündungen und Küsten: Flussmündungen bewahren Informationen über die Höhe des ehemaligen Meeresspiegels in langen Abfolgen abwechselnder Schichten von organischem Torf bei niedrigem Meeresspiegel und anorganischen Schlick bei steigendem Meeresspiegel.

 

  • Seen: Wie Ozeane und Flussmündungen weisen auch Seen jährliche Grundvorkommen auf, die als Varven bezeichnet werden. Varven enthalten eine Vielzahl organischer Überreste, von ganzen archäologischen Stätten bis hin zu Pollenkörnern und Insekten. Sie können Informationen über Umweltverschmutzung wie sauren Regen, lokale Eisenwaren oder Abflüsse von erodierten Hügeln in der Nähe enthalten.
  • Höhlen: Höhlen sind geschlossene Systeme, in denen die durchschnittlichen Jahrestemperaturen das ganze Jahr über und mit einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit aufrechterhalten werden. Mineralische Ablagerungen in Höhlen wie Stalaktiten, Stalagmiten und Fließsteinen bilden sich allmählich in dünnen Calcitschichten, die chemische Zusammensetzungen von außerhalb der Höhle einfangen. Höhlen können daher kontinuierliche, hochauflösende Aufzeichnungen enthalten, die mithilfe von Datierungen aus Uranreihen datiert werden können .
  • Terrestrische Böden: Bodenablagerungen an Land können auch eine Informationsquelle sein. Sie fangen Tier- und Pflanzenreste in kolluvialen Ablagerungen am Fuße von Hügeln oder alluvialen Ablagerungen in Talterrassen ein.

 

Archäologische Studien zum Klimawandel

Archäologen haben sich seit mindestens Grahame Clarks Arbeit 1954 bei Star Carr für Klimaforschung interessiert. Viele haben mit Klimaforschern zusammengearbeitet, um die örtlichen Bedingungen zum Zeitpunkt der Besetzung herauszufinden. Ein von Sandweiss und Kelley (2012) identifizierter Trend deutet darauf hin, dass Klimaforscher beginnen, sich den archäologischen Aufzeichnungen zuzuwenden, um die Rekonstruktion von Paläoumgebungen zu unterstützen.

Neuere Studien, die in Sandweiss und Kelley ausführlich beschrieben wurden, umfassen:

  • Die Interaktion zwischen Menschen und Klimadaten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und des Ausmaßes von El Niño und der menschlichen Reaktion darauf in den letzten 12.000 Jahren von Menschen, die an der Küste Perus leben.
  • Tell Leilan in Nordmesopotamien (Syrien), dessen Lagerstätten mit den Bohrkernen des Ozeans im Arabischen Meer übereinstimmten, identifizierte einen zuvor unbekannten Vulkanausbruch, der zwischen 2075 und 1675 v und kann zum Zerfall des akkadischen Reiches geführt haben .
  • Im Penobscot-Tal von Maine im Nordosten der USA haben Studien an Orten aus dem frühen Mittelarchaikum (vor ~ 9000-5000 Jahren) dazu beigetragen, eine Chronologie der Hochwasserereignisse in der Region zu erstellen, die mit fallenden oder niedrigen Seespiegeln verbunden sind.
  • Shetland Island, Schottland, wo neolithische Gebiete sandüberflutet sind, eine Situation, die als Hinweis auf eine Zeit der Stürme im Nordatlantik angesehen wird.

Quellen

 

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