Benutzer:Berossos/Artikel Klimageschichte

Allgemeine Studien (Phanerozoikum)

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Interglacial diversity

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http://climatechange.lta.org/wp-content/uploads/cct/2015/03/ZeebeEtAl-NGS16.pdf

Nonlinear climate sensitivity and its implications for future greenhouse warmingTobias Friedrich1, Axel Timmermann1, Michelle Tigchelaar, Oliver Elison Timm, Andrey Ganopolski09 Nov 2016:S. 148–158Vol. 2, no. 11, e1501923DOI: 10.1126/sciadv.1501923http://edoc.gfz-potsdam.de/pik/get/7328/0/4a1d8abbb9bd23f27d3b486d9f98b30f/7328oa.pdf

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Ambiguity in the causes for decadal trends in atmospheric methane and hydroxylAlexander J. Turner, Christian Frankenberg, Paul O. Wennberg, Daniel J. Jacobhttp://www.pnas.org/content/early/2017/04/18/1616020114.abstractdoi: 10.1073/pnas.1616020114April 2017????vol. 114 no. 16?????Für ihre Studie analysierten sie die Konzentrationen eines wichtigen "Waschmittels" der Atmosphäre – des Hydroxyl-Radikals (OH-). Dieses hochreaktive Molekül verbindet sich in der Atmosphäre mit dem Methan und wandelt es in Kohlendioxid und Wasserdampf um.Durch Isotopenanalysen und Messungen einer weiteren eng mit dem Hydroxyl verknüpften Verbindung gelang es Turner und seinen Kollegen, die Entwicklung und Gehalte von Hydroxyl und damit die "Waschkraft" der Atmosphäre genauer zu bestimmen. Auch die Entwicklung der Methanemissionen überprüften die Forscher mit Hilfe eines Modells.

http://www.nature.com/ngeo/journal/v3/n3/full/ngeo755.html

http://oceanservice.noaa.gov/education/pd/climate/factsheets/iscurrent.pdf

http://www.soest.hawaii.edu/oceanography/faculty/zeebe_files/Publications/ZeebeAR12.pdfHistory of Seawater Carbonate Chemistry, Atmospheric CO2,and Ocean Acidification

http://www.researchgate.net/profile/Christian_Verard/publication/274071512_Geodynamic_evolution_of_the_Earth_over_the_Phanerozoic_Plate_tectonic_activity_and_palaeoclimatic_indicators/links/552380f80cf2a2d9e146f4a6.pdfGeodynamic evolution of the Earth over the Phanerozoic: Plate tectonic activity and palaeoclimatic indicators

A sulfidic driver for the end-Ordovician mass extinctionEmma U. Hammarlund, Tais W. Dahl, David A. T. Harper, David P. G. Bond, Arne T. Nielsen, Christian J. Bjerrum, Niels H. Schovsbo, Hans P. Schönlaub, Jan A. Zalasiewicz, Donald E. Canfieldhttp://tais.planetkort.dk/Professional_Site/Publications_files/007_Hammarlund_Dahl_SulfidicDriverLateOrdovician_EPSL.pdfdoi: 10.1016/j.epsl.2012.02.024Earth and Planetary Science Letters 331–332 (Mai 2012) 128–139

Swansong biospheres II: the final signs of life on terrestrial planets near the end of their habitable lifetimeJack T. O'Malley-James, Charles S. Cockell, Jane S. Greaves, John A. Raven International Journal of AstrobiologyVolume 13 / Issue 03 / July 2014, pp 229–243DOI: http://dx.doi.org/10.1017/S1473550413000426

http://www.geo.hunter.cuny.edu/~fbuon/EES_717/references/EarthInterior/intermittentPT.pdfIntermittent Plate Tectonics?

Neuere Studien kommen hingegen nach Auswertung des aktuellen Datenmaterials zu dem Ergebnis, dass der sogenannte Hiatus nicht existierte und dass sich die globale Erwärmung im fraglichen Zeitraum unvermindert fortgesetzt hat.^[17]

Nach einer paläoklimatologischen Analyse der letzten 784.000 Jahre mit acht kompletten Zyklen von Kalt- und Warmphasen innerhalb des Quartären Eiszeitalters kommen die Autoren einer aktuellen Studie von 2016 zu dem Ergebnis, dass die Klimasensitivität in hohem Maße temperaturabhängig ist. Demnach liegt die Klimasensitivität während einer Kaltzeit wie dem Würm- beziehungsweise Weichsel-Glazial bei rund 2° C und erhöht sich unter Warmzeitbedingungen wie dem Holozän um etwa das Doppelte.^[18]

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Präkambrium

http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2719.htmlPrebiotic chemistry and atmospheric warming of early Earth by an active young SunV. S. Airapetian, A. Glocer, G. Gronoff, E. Hébrard, W. DanchiNature Geoscience (2016)doi:10.1038/ngeo2719

A new ∼3.46 Ga asteroid impact ejecta unit at Marble Bar, Pilbara Craton, Western Australia: A petrological, microprobe and laser ablation ICPMS studyhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301926816300511

http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-20162-2016-05-10.htmlhttp://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2713.htmlEarth's air pressure 2.7 billion years ago constrained to less than half of modern levels

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987112000898Precambrian supercontinents, glaciations, atmospheric oxygenation, metazoan evolution and an impact that may have changed the second half of Earth history

http://geotop.ca/upload/files/publications/chercheur/HalversonGP/Zheng%202013.pdfNeoproterozoic glaciations in a revised global palaeogeography from the breakup of Rodinia to the assembly of Gondwanaland

http://www.researchgate.net/profile/Kurt_Konhauser/publication/239695952_Large-scale_fluctuations_in_Precambrian_atmospheric_and_oceanic_oxygen_levels_from_the_record_of_U_in_shales/links/00b7d51c1d07ddbb70000000.pdfLarge-scale fluctuations in Precambrian atmospheric and oceanic oxygen levels from the record of U in shales

http://www.nature.com/ngeo/journal/v8/n9/full/ngeo2523.htmlSnowball cooling after algal rise

http://www.pnas.org/content/early/2015/10/14/1517557112.full.pdfPotentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zirconElizabeth A. Bella, Patrick Boehnke, T. Mark Harrison, Wendy L. Maodoi: 10.1073/pnas.1517557112September 2015

http://advances.sciencemag.org/content/1/10/e1500800Suspension feeding in the enigmatic Ediacaran organism Tribrachidium demonstrates complexity of Neoproterozoic ecosystemsImran A. Rahman, Simon A. F. Darroch, Rachel A. Racicot, Marc LaflammeScience Advances, November 2015, Vol. 1, Nr. 10, 10.1126/sciadv.1500800Späte Ediacara-Fauna komplexer und entwickelter als bisher angenommen, ca. 10 Millionen Jahre vor der Kambrischen Explosion. Die Organismen des Ediacariums nutzen bereits verschiedene Nahrungsstrategien und spielten damit eine wichtige Rolle als Gestalter ihrer Ökosysteme.

Klimawandel-Ereignisse im Phanerozoikum

https://personal.ems.psu.edu/~jlm80/Geosc497/Kump2005burp.pdfMay 01, 2005Massive release of hydrogen sulfide to the surface ocean and atmosphere during intervals of oceanic anoxiaLee R. Kump, Alexander Pavlov, Michael A. ArthurGeology (2005) 33 (Issue 5): 397-400.https://doi.org/10.1130/G21295.1

Earth and Planetary Science LettersVolume 529, 1 January 2020End-Permian (252 Mya) deforestation, wildfires and flooding—An ancient biotic crisis with lessons for the presentStephen McLoughlin, Chris Mays, Tracy D. Frank, Christopher R. Fielding, Allen Tevyaw, Veiko Lehsten, Malcolm Bocking, Robert S. Nicoll10.1016/j.epsl.2019.115875

Earth and Planetary Science LettersVolume 419, 1 June 2015, Pages 52-62Sulfur isotope evidence for low and fluctuating sulfate levels in the Late Devonian ocean and the potential link with the mass extinction eventMin Sub Sim, Shuhei Ono, Matthew T. Hurtgen10.1016/j.epsl.2015.03.009

10.1.1.713.3007&rep=rep1&type=pdfJournal of the Geological Society (Lyell Collction)Large sulphur isotopic perturbations and oceanic changes during the Frasnian–Famennian transition of the Late DevonianDaizhao Chen, Jianguo Wang, Grzegorz Racki, Hua Li, Chengyuan Wang, Xueping Ma, Michael T. WhalenVolume 170, Issue 3May 2013 170, 465–476, Mai 2013, 10.1144/jgs2012-037

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Vormerkliste

Aktuelle Studien bei Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology bis Januar 2021

A high-resolution record of environmental changes from a Cretaceous-Paleogene section of Seymour Island, Antarctica10.1016/j.palaeo.2020.109844

Late Cretaceous–Paleogene palaeoclimate reconstruction of the Gippsland Basin, SE Australia10.1016/j.palaeo.2020.109885

Astronomically forced climate cooling across the Eocene–Oligocene transition in the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea10.1016/j.palaeo.2020.109945

Mercury anomalies within the lower Cambrian (stage 2–3) in South China: Links between volcanic events and paleoecology10.1016/j.palaeo.2020.109956

Evidence of widespread wildfires in coal seams from the Middle Jurassic of Northwest China and its impact on paleoclimate10.1016/j.palaeo.2020.109819

Uplands, lowlands, and climate: Taphonomic megabiases and the apparent rise of a xeromorphic, drought-tolerant flora10.1016/j.palaeo.2020.109965

Latest Cretaceous (Maastrichtian) climate of the Koryak Upland of North-East Russia based on a quantitative analysis of a palaeo-polar flora10.1016/j.palaeo.2020.109997

Abrupt warming in the latest Permian detected using high-resolution in situ oxygen isotopes of conodont apatite from Abadeh, central Iran10.1016/j.palaeo.2020.109973

Aktuelle Studien bei Gondwana Research bis Januar 2021

Evidence for the Carnian Pluvial Episode in Gondwana: New multiproxy climate records and their bearing on early dinosaur diversification10.1016/j.gr.2020.05.009

Collapsed upwelling and intensified euxinia in response to climate warming during the Capitanian (Middle Permian) mass extinction10.1016/j.gr.2020.09.003

Palaeo-wildfire

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Trotz des gelegentlichen Auftretens von Holzkohle im Spätsilur und frühen Devon ist der Nachweis von Bränden durch den größten Teil des Devons selten. Es gibt eine bedeutende "Holzkohlenlücke" im jüngsten Mitteldevon und frühesten Spätdevon, gefolgt von zunehmenden Brandstellen im jüngsten Famennian. Allerdings wurden eher Stauden und Sträucher verbrannt, aber kaum Baumkronen. Dieses Muster setzte sich bis in das frühe und mittlere Mississippium fort (bis etwa 335 mya). Die Funde fossiler Holzkohle im Umkreis der Devon-Karbon-Grenze legen zunehmende Brandaktivitäten nahe. Dies deutet auf Sauerstoffkonzentrationen hin, die hoch genug waren, um Brandverläufe bei relativ niedrigen Temperaturen von 500 bis 600° C zu unterhalten. Atmosphärische Modellierungen nehmen einen Sauerstoffwert von 17,5 bis 22 Prozent im Spätdevon an. Die Daten belegen, dass Brände zum ersten Mal im Spätdevon großen Einfluss auf die Vegetations- und Erdsystemprozesse ausüben konnten.

Frontiers in Plant Science, 23 September 2015 Vol. 6 | https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00756The impact of fire on the Late Paleozoic Earth systemIan J. Glasspool, Andrew C. Scott, David Waltham, Natalia Pronina, Longyi Shaohttps://www.researchgate.net/profile/Ian_Glasspool/publication/282431943_The_impact_of_fire_on_the_Late_Paleozoic_Earth_System/links/563b87a108aec6f17dd4dedc.pdfThe impact of fire on the Late Paleozoic Earth system

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Sandra Isabella Kaiser, Markus Aretz, Ralph Thomas BeckerThe global Hangenberg Crisis (Devonian–Carboniferous transition): review of a first-order mass extinctionhttp://www.senckenberg.de/files/content/forschung/projekte/igcp-596/kaiser_etal_2015.pdfGeological Society of Londonv. 423, p. 387-437First published online November 11, 2015, doi: 10.1144/SP423.9 Geological Society, London, Special Publications 201610.1144/SP423.9

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Palaeogeography, Palaeoclimatology, PalaeoecologyVolume 535, 1 December 2019Reconstructions of Antarctic topography since the Eocene–Oligocene boundaryGuy J.G.Paxman, Stewart S. R. Jamieson, Katharina Hochmuth, Karsten Gohl, Michael J.Bentley, German Leitchenkov, Fausto Ferraccioli10.1016/j.palaeo.2019.109346

Climate of the Past, 12, 429–438,Late Cretaceous (late Campanian–Maastrichtian) sea-surface temperature record of the Boreal Chalk SeaNicolas Thibault, Rikke Harlou, Niels H. Schovsbo, Lars Stemmerik, Finn SurlykPublished: 24 February 2016https://www.clim-past.net/12/429/2016/cp-12-429-2016.pdfZwei große Kühlintervalle sind bei 71,6-69,6 (unteres Maastrichtian) (72 mya) und 67,9-66,4 Myr (oberes Maastrichtian) markiert.

Kambrium

• Vor ca. 510, 504 und 485 Millionen Jahren im Kambrium: Das Kambrium war eine Epoche mit zum Teil extrem erhöhtem Vulkanismus, mit Durchschnittstemperaturen bis zu 20 °C und einer atmosphärischen CO₂-Konzentration um 5000 ppm. Diese Faktoren beeinflussten nachhaltig die chemische Beschaffenheit des Meerwassers, so dass die ozeanischen Lebensgemeinschaften durch Schwefeldioxid-Eintrag, Sauerstoffverknappung sowie Versauerung und damit verbundenem Absacken des pH-Werts häufig an ihre biologischen Grenzen stießen.^[34].
  Die rasche Zunahme der Biodiversität im Zuge der Kambrischen Explosion führte zu einem rapiden Anstieg des Hintergrundaussterbens, das als permanente Begleiterscheinung der biologischen Evolution in der ersten Hälfte des Paläozoikums und hier besonders im Kambrium ein sehr hohes Niveau erreichte. Eine Abgrenzung zwischen dem natürlichen Artenaustausch und einem Massenaussterben ist daher schwierig, zumal einige kambrische Schichten im Hinblick auf die fossile Überlieferung erhebliche Lücken aufweisen. Für die biologische Krise vor 510 Millionen Jahren konnte vor kurzem ein möglicher Auslöser gefunden werden. Danach steht das Massenaussterben in Zusammenhang mit der Kalkarindji-Vulkanprovinz im heutigen Westaustralien. Die damals freigesetzten Flutbasalte nehmen eine Fläche von 2 Millionen km² ein und verursachten durch ihre Ausgasungen eine starke Zunahme anoxischer Zonen in den Ozeanen. Schätzungsweise die Hälfte aller marinen Lebewesen fiel der Katastrophe zum Opfer, darunter viele Trilobiten (Dreilappkrebse), Conodonten und Brachiopoden (Armfüßer).^[35]

Ordovizium

Paleoceanography and PaleoclimatologyGlacial onset predated Late Ordovician climate coolingAlexandre Pohl, Yannick Donnadieu, Guillaume Le Hir, Jean‐Baptiste Ladant, Christophe Dumas, Jorge Alvarez‐Solas, Thijs R. A. Vandenbrouckehttps://doi.org/10.1002/2016PA002928Volume 31, Issue 6June 2016Pages 800–821https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2016PA002928

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Klimatisch ähnelte das Ordovizium über große Teile dem Unteren Kambrium. Der atmosphärische Kohlenstoffdioxid-Anteil lag mit etwa 5000 ppm weiterhin auf einem sehr hohen Niveau, und es herrschte ein bis in höhere Breiten warmes oder zumindest mildes Klima. Paläogeographisch dominierte der bis in das südliche Polargebiet reichende Großkontinent Gondwana, während mit den ebenfalls südlich oder in Äquatornähe gelegenen Landmassen von Laurentia, Baltica und Sibiria drei weitere Kontinente existierten.

Etwa an der Grenze vom Mittleren zum Oberen Ordovizium setzte eine globale Abkühlung ein, die zusammen mit der signifikanten Reduktion des CO₂-Gehalts schließlich in die Anden-Sahara-Eiszeit mündete (auch Hirnantische Eiszeit genannt). Der Vergletscherungsprozess begann vor etwa 460 Millionen Jahren und betraf weite Bereiche der südlichen Hemisphäre. Er erreichte seine größte Ausdehnung während der letzten ordovizischen Stufe des Hirnantiums und endete im Silur vor 430 Millionen Jahren. Anhand glazialer Ablagerungen konnte die Drift und die Bewegungsrichtung des Großkontinents Gondwana über den Südpol in chronologischer Abfolge rekonstruiert werden. Der Kernbereich der Vereisung konzentrierte sich vor 450 bis 440 Millionen Jahren auf die Arabische Platte und anschließend auf die heutige Sahara, wanderte dann westwärts in Richtung Südamerika (Brasilien und unteres Amazonasgebiet) und erfasste vor 430 Millionen Jahren in abgeschwächter Form die Region der damals noch nicht vorhandenen Andenkette.

Als mögliche Gründe für die relativ abrupt einsetzende globale Abkühlung gelten die Kontinentalbedeckung der Antarktis, die rasche Senkung des Meeresspiegels sowie eine möglicherweise größere Schwankungsbreite der Erdbahn-Parameter. Neben der kürzeren Tageslänge von 21,5 Stunden, die nach Modellsimulationen unter den damaligen Gegebenheiten ebenfalls einen Abkühlungsfaktor darstellte, spielte vor allem die im Vergleich zur Gegenwart um 4,5 Prozent verminderte Sonneneinstrahlung eine entscheidende Rolle (Solarkonstante im Ordovizium 1306 W/m², aktuell 1367 W/m²).^[37] Einen erheblich größeren Einfluss auf den anorganischen Kohlenstoffzyklus als die bis dahin erfolgte „Besiedelung“ des Festlandes durch Cyanobakterien und frühe Pilzformen (Arbuskuläre Mykorrhizapilze) übte das Erscheinen erster moosartiger Pflanzen vor rund 460 Millionen Jahren aus. Die zunehmende Vegetationsbedeckung entzog den Böden eine Reihe von Elementen wie Calcium, Magnesium, Phosphor und Eisen. Daraus resultierte eine beschleunigte chemische Verwitterung der Erdoberfläche mit erhöhter Bindung von atmosphärischem Kohlenstoffdioxid und einer damit gekoppelten globalen Abkühlung um ca. 5 Grad.^[38]

Im Hirnantium vor 445,2 bis 443,4 Millionen Jahren erreichten nicht nur die Gletscherstände ein Maximum, parallel dazu geschah eines der folgenschwersten Massenaussterben der Erdgeschichte. Die Schätzungen zur Aussterberate der davon betroffenen Arten schwanken erheblich und belaufen sich auf bis zu 85 Prozent.^[39] In der Wissenschaft besteht größtenteils Einigkeit darüber, dass die in mehreren Schüben erfolgende biologische Krise gegen Ende des Ordoviziums auf einer Kombination verschiedener Faktoren beruht, zu denen vermutlich auch ein starker Vulkanismus zählte. Dessen Ausgasungen in Form von Schwefeldioxid und Stickoxiden könnten die ozeanischen Biotope erheblich geschädigt haben.^[40] Diese Annahme wird durch die Entdeckung eines so genannten Ozeanischen anoxischen Ereignisses gestützt, das während des Hirnantiums die marinen Lebensräume zusätzlich destabilisierte.^[41]

Alternativ wurde für das Massenaussterben verschiedentlich eine extraterrestrische Ursache in Form eines Gammablitzes vorgeschlagen.^[42] Zwar stimmt die rasche Dezimierung der die oberen Meereszonen bewohnenden Organismen mit der Strahlungshypothese überein, es fehlen jedoch darüber hinaus weitere faktische Belege.

Einige neuere Studien gehen davon aus, dass nicht alleine das Glazialklima und die damit verbundene Absenkung des Meeresspiegels (mit einem Schwund mariner Biotope) den primären Aussterbefaktor darstellte, sondern dass geochemische Veränderungen wie die umfangreiche Freisetzung giftiger Schwermetalle^[43] beziehungsweise die weitgehende Reduzierung von Spurenelementen ebenfalls eine gravierende Rolle spielten. So erreichte die Konzentration des lebenswichtigen Spurenelements Selen am Übergang vom Ordovizium zum Silur offenbar nur einen Bruchteil des gegenwärtigen Niveaus.^[44] Diese Konstellation scheint bei einigen späteren Massenaussterben wie jenen im Oberdevon ebenfalls aufgetreten zu sein. Diese Erkenntnis impliziert im Hinblick auf die biologische Destabilisierung der Ozeane ein komplexes Ursache-Wirkungs-Gefüge, bestehend unter anderem aus den Komponenten Zu- oder Abnahme der globalen Sauerstoff- und Kohlendioxidwerte, oxidative Erosion, anoxische Bedingungen, Meeresspiegelschwankungen sowie erhöhte oder verringerte Nährstoffeinträge.

Silur

The Silurian hypothesis: would it be possible to detect an industrial civilization in the geological record?

Während der Südkontinent Gondwana seine Position und Ausdehnung im Wesentlichen beibehielt, verschmolzen im Untersilur die inzwischen weiter nach Norden gewanderten Kontinentalplatten Laurentia und Baltica zum neuen Großkontinent Laurussia. Im Obersilur lösten sich mehrere Krustenblöcke (zusammengefasst unter der Bezeichnung Hun-Superterran) vom Nordteil Gondwanas und drifteten in Richtung Laurussia. Zwischen dem Hun-Superterran und Gondwana entstand – vorerst als schmaler Meeresarm – die Palaeotethys.^[45] Diese Entwicklung führte zu einer Neuausrichtung beziehungsweise Verlagerung der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation in dieser Region.

Im Verlauf des Silurs erreichte die Sauerstoffkonzentration erstmals Werte um 14 Prozent, und der CO₂-Anteil sank allmählich auf ein Level unter 4000 ppm. Nach dem Abklingen der Anden-Sahara-Eiszeit herrschte ein warm-gemäßigtes Klima mit einem globalen Durchschnittswert von ungefähr 17 °C, wobei der meridionale Temperaturgradient (das Temperaturgefälle vom Äquator zu den Polargebieten) sowohl im Silur als auch im nachfolgenden Devon flacher ausfiel als gegenwärtig. Da abgesehen von einigen kurzzeitigen und räumlich begrenzten Gletscherbildungen die Erde fast eisfrei war, verharrte der Meeresspiegel auf einem hohen Niveau, und die Kontinentalränder wurden von ausgedehnten Flachmeeren überflutet.

Wie in nahezu jeder geologischen Epoche ereigneten sich auch im Silur mehrere biologische Krisen und Aussterbe-Ereignisse, mit Schwerpunkt in der Wenlock-Serie vor rund 432 bis 428 Millionen Jahren. Betroffen waren vor allem die marinen Lebensformen der Conodonten und verschiedene Planktongruppen wie die Graptolithen. Bei letzteren stieg die Aussterberate stufenweise bis auf 95 Prozent, ehe die Artenvielfalt über längere Zeiträume wieder zunahm.^[46] Ursache derartiger Krisen waren häufig plattentektonische Aktivitäten mit einem extrem intensiven Vulkanismus, der chemische und klimatische Anomalien in der Atmosphäre und den Ozeanen hervorrief und den kurz- und langfristigen Kohlenstoffkreislauf nachhaltig beeinflusste.

Die Evolution der Landpflanzen machte während des Silurs rasche Fortschritte, auch im Hinblick auf ihr zunehmendes Größenwachstum. In dieser Zeit erschienen die ersten Gefäßpflanzen, Flechten und einfache Bärlapppflanzen. Pflanzen mit echten Wurzeln wurden erstmals im Oberen Silur nachgewiesen. Damit nahm der Einfluss der Vegetation auf die Böden und gleichzeitig auf die Effektivität der Verwitterungsprozesse weiter zu.

Ebenfalls im Obersilur trat erstmals ein Naturphänomen auf, das spätestens mit Beginn des Karbons zu einem bedeutenden ökologischen Einflussfaktor wurde, nämlich die Entstehung von Wald-, Busch- und Flächenbränden (englisch wildfire respektive palaeo-wildfire) durch Blitzeinschläge oder Lavaausflüsse.^[47] Die Rolle von Großbränden in der Erdgeschichte beziehungsweise ihr Einfluss auf die damaligen Ökosysteme wird von Wissenschaftsdiziplinen wie der Paläontologie oder der Paläobotanik erst seit wenigen Jahrzehnten systematisch erforscht und in der entsprechenden Fachliteratur umfassend behandelt.

Kurz nach Beginn des Oberdevons trat eine gravierende Destabilisierung der Biosphäre auf, die in zwei Massenaussterben gipfelte: das Kellwasser-Ereignis an der Frasnium-Famennium-Grenze vor 372 Millionen Jahren und an der Schwelle zum Karbon (Famennium-Tournaisium-Übergang) 13 Millionen Jahre später das nur unwesentlich schwächer ausgeprägte Hangenberg-Event. Von den Ereignissen betroffen waren 50 bis 70 Prozent aller marinen Lebensformen, vor allem die Faunengruppen flacher tropischer Meere, deren chemische Beschaffenheit sich mehrmals drastisch änderte.^[48] Die Biodiversität des Phytoplanktons nahm so stark ab, dass die ursprüngliche Artenvielfalt erst im Jura wieder erreicht wurde (Phytoplankton-Blackout).^[49]

unter anderem ein lange andauernder Megavulkanismus, eine durch den abnehmenden CO₂-Gehalt signifikant verstärkte Wirkung der Milanković-Zyklen^[50] oder ein plötzliches Umkippen des gesamten Klimasystems.^[51] Möglicherweise war an den Aussterbewellen und den klimatischen Veränderungen im Oberdevon auch eine Häufung von Impaktkatastrophen wie der australische Woodleigh-Einschlag (≈ 364 mya), der Alamo-Einschlag im heutigen Nevada (≈ 367 mya)^[52] oder die schwedische Siljan-Impaktstruktur (≈ 380–376 mya)^[53] direkt beteiligt. Einigkeit besteht darüber, dass im zeitlichen Umkreis der beiden Massenaussterben mehrmals starke Schwankungen des Meeresspiegels auftraten, die einen extrem kurzfristigen Zyklus verschiedener Kalt- und Warmzeiten nahelegen.^[54] In dieses Schema passt die Beobachtung, dass die Kernphasen der Kellwasser- und Hangenberg-Krise lediglich einen Zeitraum von 50.000 bis 100.000 Jahren umfassten.

Auswirkungen im Karbon

Das sich dem Hangenberg-Ereignis unmittelbar anschließende Tournaisium (358,9 bis 346,7 mya), die erste chronostratigraphische Stufe des Karbons, verzeichnete die erneute Ausbreitung von Schelfmeeren und die Tendenz zu einem Warmklima, das jedoch nicht ganz das Niveau der Vorkrisenzeit erreichte. Dieser Klimazustand wurde am Beginn des Mittleren Tournaisiums unterbrochen, zeitgleich mit dem allmählich erfolgenden Wandel in das Stadium des Permokarbonen Eiszeitalters.^[55]

Eine Besonderheit des frühen Karbons bildet die lange als rätselhaft geltende, nach dem Paläontologen Alfred Romer (1894–1973) benannte fossilarme Faunensituation (Romer-Lücke, in der Fachliteratur Romer’s gap). Die über 15 Millionen Jahre bis weit in das Unterkarbon reichende Artenarmut könnte in direktem Zusammenhang mit dem vorhergehenden Kellwasser-Aussterben stehen. Auch wenn neuere Funde die Lücke teilweise schließen konnten, bleibt der Eindruck einer länger währenden Erholzeit (englisch Recovery phase) bestehen. Eine Bestätigung erfuhr dieser Befund durch den Nachweis, dass die viele Wirbeltiere (Vertebraten) über den Zeitraum von rund 36 Millionen Jahre eine anhaltende Abnahme ihrer Körpergröße aufwiesen. Da die global verbreitete Kleinwüchsigkeit nicht auf Sauerstoffmangel oder Temperaturstress beruht, spielen wahrscheinlich vor allem ökologische Faktoren eine Schlüsselrolle.^[56]

Mögliche Ursachen

Als Hauptursache für das Hangenberg-Ereignis wird in der Fachliteratur häufig der Einfluss eines Megavulkanismus vermutet. Es besteht ein breiter wissenschaftlicher Konsens darüber, dass in der Erdgeschichte sogenannte Magmatische Großprovinzen (englisch Large Igneous Provinces) an einer Reihe von Massenaussterben direkt beteiligt waren,^[57] wie zum Beispiel an der Perm-Trias-Grenze (252 mya) oder während des Trias-Jura-Übergangs (201 mya). Dabei handelte es sich jeweils um den großvolumigen Austritt magmatischer Gesteine aus dem Erdmantel, überwiegend in Form von Flutbasalten, die sich im Verlauf von hunderttausend Jahren oder mehr mitunter über eine Fläche von Millionen km² ausbreiteten. Auch für die Kellwasser-Schichten wird anhand der dort entdeckten Quecksilber-Anomalien^[58] ein starker vulkanischer Impuls in Form des sibirischen Viluy-Trapps diskutiert.^[59] Hingegen deutet wenig auf die Beteiligung einer Magmatischen Großprovinz in Zusammenhang mit der Hangenberg-Krise hin, zumal magmatische Effusionen dieser Größenordnung in allen bekannten Fällen eine weltweite Erwärmung bewirkten. Alternativ wurde deshalb die Existenz eines ausgedehnten „Vulkangürtels“ vorgeschlagen, ähnlich strukturiert wie der gegenwärtige Pazifische Feuerring, dessen Aktivitäten das globale Klima dauerhaft beeinflussten beziehungsweise durch den Ausstoß von Schwefeldioxid und Aerosolen abkühlten.^[60]

Die plötzliche Vereisung nach mehr als 80 Millionen Jahren Treibhausklimas wurde wahrscheinlich durch den massiven CO2-Abbau in der Atmosphäre ausgelöst aufgrund der Ablagerung von organischem Kohlenstoff. Im oberen Krisenintervall traten wahrscheinlich anhaltende Oszillationen des globalen Meeresspiegels und des Klimas auf. Sie korrelieren mit dem bisher nur schlecht verstandenen Aussterben der verbliebenen Ammonoideen, Trilobiten, Placodermen und einigen weit verbreiteten Brachiopoden- und Forami-Nifera-Gruppen. In Äquatornähe wurde das Schicksal der ariden Vegetation durch starke Monsunaktivität besiegelt Das untere Tournaisiun ist nach der Krise durch einen anhaltenden eustatischen Anstieg gekennzeichnet, der z. B. die Überflutung von NW-Gondwana und die Ausdehnung der Schelfmeere bis in hohe Breiten Südamerikas und Südafrikas verursachte. Das wieder zunehmende Treibhausklima erreichte nicht ganz das Niveau Vorkrisenzeit Krise und als sie durch das globale, transgressive und wurde am Beginn des mittleren Tournaisian unterbrochen. Die lange als rätselhaft geltende, nach dem Paläontologen Alfred Romer (1894–1973) benannte fossilarme Faunensituation (Romer-Lücke, englisch Romer’s gap), die über 15 Millionen Jahre bis weit in das Unterkarbon reicht, könnte in direktem Zusammenhang mit dem vorhergehenden Kellwasser-Ereignis stehen.

Folgen

Bis vor kurzem wurde die D-C-Grenze noch nicht mit großflächigem Vulkanismus in Verbindung gebracht. Racki et al. (2018a) benutzten die Hg-Chemostratigraphie, um zu vermuten, dass sowohl in Deutschland als auch in Usbekistan weit verbreiteter Vulkanismus an der D-C-Grenze auftrat, obwohl es keinen offensichtlichen LIP-Kandidaten gab.

Zu den markantesten geologischen Aufschlüssen der Devon-Karbon-Grenze in Deutschland gehört das Hasselbachtal in Hagen. Diese Stelle wurde 1900 von dem Geologen August Denckmann entdeckt und kam in die engere Wahl als offizielles Leitprofil (Typlokalität). Zur Referenz (Global Stratotype Section and Point − abgekürzt GSSP) wurde im Jahr 1990 von der International Commission on Stratigraphy (ICS) das in Frankreich gelegene La Serre-Profil in der südöstlichen Montagne Noire gewählt.^[61] Definiert wird das stratigraphische Profil durch das erstmalige Auftreten der Conodonten-Art Siphonodella (Eosiphonodella) sulcata.

^[61]

Global Stratotype Section and Point ist die Bezeichnung für einen geologischen Aufschluss mit marinen Sedimentgesteinen, der als Referenz (Typlokalität) für die Grenze einer chronostratigraphischen Einheit dient.

In der Montagne Noire befindet sich am Hügel von La Serre bei Cabrières der GSSP der Devon-Karbon-Grenze.^[62]

Zum offiziellen Referenzprofil (Global Stratotype Section and Point − abgekürzt GSSP) für die Davon-Karbon-Grenze ist von der Internationalen Kommission für Stratigraphie ) ist das in Frankreich gelegene La Serre-Profil in der südöstlichen Montagne Noire. Definiert wird die Devon-Karbon-Grenze durch das erstmalige Auftreten der Conodonten-Art Siphonodella (Eosiphonodella) sulcata.

Paleoceanography and PaleoclimatologyOn the Sensitivity of the Devonian Climate to Continental Configuration, Vegetation Cover, Orbital Configuration, CO₂ Concentration, and InsolationJulia Brugger, Matthias Hofmann, Stefan Petri, Georg FeulnerJuly 201910.1029/2019PA003562

Die Ausbreitung von Wald- und Sumpflandschaften erreichte im Karbon einen neuen Höhepunkt. Dennoch existierten in den kontinentalen Zentralbereichen große Trockengebiete mit wüstenähnlichem Charakter. Die globale Temperatur bewegte sich am Beginn des Karbons in subtropischen Bereichen, nahm jedoch über die Dauer der Periode stetig ab und lag zum Schluss mit einem Wert um 10 °C deutlich unter dem heutigen Niveau.^[63] Diese Abwärtstendenz stand in engem Zusammenhang mit dem Permokarbonen Eiszeitalter (Karoo-Eiszeit), das sich im Unterkarbon mit der beginnenden Vergletscherung der innerhalb des südlichen Polarkreises liegenden Landmassen ankündigte.

Im Oberkarbon vereinigten sich Laurussia und Gondwana vor etwa 310 Millionen Jahren zum Superkontinent Pangaea. Die Kollision der beiden Kontinentalplatten führte einerseits zur Auffaltung des Variszischen Hochgebirges und unterbrach zum anderen als riesige Festlandsbarriere den Wasser- und Wärmeaustausch der äquatorialen Meeresströmungen. Als Folge der eingeschränkten ozeanischen Zirkulation verstärkte sich der im Karbon herrschende Abkühlungstrend. Das durch den plattentektonischen Prozess der Variszischen Gebirgsbildung freigesetzte Kohlenstoffdioxid wurde aufgrund intensiver Verwitterungsvorgänge und vor allem durch die Biomasseproduktion der karbonischen Flora der Atmosphäre rasch wieder entzogen. Demzufolge sank die Kohlenstoffdioxid-Konzentration gegen Ende der Epoche erstmals in der Erdgeschichte unter 400 ppm^[64] und fiel wenig später am Beginn des Perms zeitweilig auf 300 ppm.^[65] Im Gegensatz dazu stieg der Sauerstoffgehalt auf das später nicht mehr erreichte Rekordlevel von 35 Prozent. Die hohe O₂-Konzentration ermöglichte das Größenwachstum verschiedener Gliederfüßer wie der Riesenlibelle Meganeura oder des Tausendfüßers Arthropleura,^[66] barg jedoch die Gefahr verheerender Waldbrände.^[67]

Die Entzündung und Ausbreitung eines Feuers erfordert einen ausreichenden Vorrat von Brennstoffen sowie die permanente Zufuhr von Sauerstoff, wobei sich das so genannte Feuerfenster ab einem Sauerstoffgehalt von 13 Prozent aufwärts öffnet. Im unteren Bereich des Feuerfensters entstanden Flächenbrände in der Erdgeschichte jedoch relativ selten und nur bei trockenem Pflanzenmaterial. Lag die Sauerstoffkonzentration zwischen 18 und 23 Prozent, ähnelten die Brandverläufe jenen unter den gegenwärtigen atmosphärischen Bedingungen. Bei mehr als 25 Prozent erfassten die Feuerfronten auch feuchtere Areale und traten bei Werten über 30 Prozent in allen Klimazonen weltweit auf. Bei einem Sauerstoffpegel um 35 Prozent verbrannte die Vegetation unabhängig von ihrem Wassergehalt. Die Flammenherde konnten in diesem Fall selbst durch Niederschläge nicht gestoppt werden und wurden lediglich durch natürliche Barrieren wie Gewässer, Gebirgsmassive oder Wüsten am weiteren Vordringen gehindert.^[47] Für das letztgenannte Szenario herrschten im Karbon nahezu ideale Voraussetzungen.

Vor 305 Millionen Jahren im Kasimovium kam es zum Zusammenbruch der in Äquatornähe angesiedelten Regenwälder (englisch Carboniferous Rainforest Collapse) und damit zum ersten pflanzlichen Massenaussterben.^[68] Die tropischen Wälder wurden vermutlich innerhalb weniger Jahrtausende bis auf einige Vegetationsinseln dezimiert, und ebenso verschwand die Mehrzahl der Feucht- und Sumpfgebiete.^[69] Vom Verlust dieser Lebensräume besonders betroffen waren die Amphibien, von denen die meisten Arten ausstarben.^[70] Welche Faktoren an dieser Umweltkrise mitwirkten, ist noch nicht hinreichend geklärt. Möglicherweise kumulierten verschiedene Rückkopplungen im Erdklimasystem zu einem „Tipping-Point“, bei dessen Erreichen der bis dahin stabile Gleichgewichtszustand kippte.

Eine dauerhafte und umfangreiche Kohlenstoffsenke für das der Atmosphäre entzogene CO₂ bildete sich während des Karbons in Form weltweiter Kohlelagerstätten. Das Auftreten der Weißfäule gegen Ende des Paläozoikums ist wahrscheinlich der Grund für das in der Folge geringere Kohlevorkommen.^[71] Im späten Karbon und während der Übergangsphase zum Perm entstanden neue Waldbiotope, die an ein kühleres und trockenes Klima mit jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen angepasst waren. Ein prägnantes Beispiel für diesen Wandel ist die kälteresistente und relativ artenarme Glossopteris-Flora im südlichen Teil von Gondwana, die sich dort zum vorherrschenden Pflanzentypus entwickelte.

https://www.researchgate.net/publication/232392509_Assessing_geobiosphere_work_of_generating_global_reserves_of_coal_crude_oil_and_natural_gasAssessing geobiosphere work of generating global reserves of coal, crude oil, and natural gasMark T. Brown, Gaetano Protano, Sergio UlgiatEcological Modelling 02/2011; 222(3):879-887DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2010.11.00

http://www.cell.com/cms/attachment/2058510194/2062037423/mmc2.pdfhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982216304663

Unique Cellular Organization in the Oldest Root MeristemAlexander J. Hetherington, Joseph G. Dubrovsky, Liam DolanDOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.04.072Current Biology

Wichtig ist dieser Fund auch deshalb, weil er aus einer für die Pflanzenwelt der Erde entscheidenden Phase stammt: Der Ära, in der sich die ersten tropischen Regenwälder mit riesenhaften Bäumen bildeten. Damals entwickelten sich erstmals Bäume von mehr als 50 Metern Höhe und entsprechend tiefreichenden, umfangreichen Wurzelsystemen.

Diese Evolution von tiefen Wurzeln löste indirekt einen der dramatischsten Klimaumschwünge der Erdgeschichte aus, wie Hetherington und seine Kollegen erklären. Denn als die Wurzeln in Grundgestein vordrangen, förderten sie die Rate der chemischen Verwitterung des Silikat-Gesteins. Durch diesen Prozess wurden große Mengen an Kohlendioxid aus der Atmosphäre im Boden gebunden, was zu einer starken Abkühlung des Klimas führte.

International Journal of Coal Geologyhttps://www.researchgate.net/profile/Isabel_Montanez/publication/222512187_Cyclic_changes_in_Pennsylvanian_paleoclimate_and_effects_on_floristic_dynamics_in_tropical_Pangaea._J_Coal_Geol/links/0c96051589f98b8033000000.pdfCyclic changes in Pennsylvanian paleoclimate and effects on floristic dynamics intropical PangaeaWilliam A. DiMichele, C. Blaine Cecil, Isabel P. Montañez, Howard J. Falcon-Lang329–344August 210 vol 83 issue 2–3doi: 10.1016/j.coal.2010.01.007

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Im Unterperm kollidierte mit Sibiria die letzte „eigenständige“ Landmasse mit dem Superkontinent Pangaea. Nach diesem Zusammenschluss erstreckte sich Pangaea von der Nordpolarregion bis in die Antarktis und besaß einschließlich aller Schelfmeere eine Fläche von 138 Millionen km², wovon 73 Millionen km² auf die südliche Hemisphäre mit dem ehemaligen Großkontinent Gondwana entfielen.^[74] Kennzeichnend für Groß- und Superkontinente sind ein ausgeprägtes Kontinentalklima mit einer Jahres-Temperaturamplitude von bis zu 50 °C, ausgedehnte Trocken- und Wüstengebiete im Landesinneren sowie eine geringe Artenvielfalt im Faunenbereich.^[75] Im Hinblick auf Pangaea entstand zudem parallel zum Äquator zwischen 30° nördlicher und 30° südlicher Breite ein saisonal auftretender, sehr starker Monsun-Einfluss („Mega-Monsun“), von dessen Niederschlägen vor allem die Küstenregionen und deren Hinterland profitierten.^[76]

Die südlichen Kontinentalflächen von Gondwana beziehungsweise Pangaea befanden sich über einen Zeitraum von etwa 100 Millionen Jahren in der Antarktis oder in deren unmittelbarer Nähe und trugen durch ihre Lage wesentlich zur Entwicklung eines Eiszeitklimas bei. Im Mississippium vor 359 bis 318 Millionen Jahren vergletscherten das heutige südliche Afrika sowie große Teile Südamerikas. In der zweiten Vereisungsphase (im Pennsylvanium vor 318 bis 299 Millionen Jahren) wanderten die Kernzonen der Eisschilde auf die Kratone von Indien und Australien, ehe während des Dwyka-Glazials (bis vor 280 Millionen Jahren) das südliche Afrika (Namibia) erneut zum Zentrum einer Vereisung wurde. Die Permokarbone Eiszeit war das zweitlängste Eiszeitalter der Erdgeschichte. Es umfasste einen großen Teil des Karbons und endete im Verlauf des Perms vor etwa 265 bis 260 Millionen Jahren.

Über die gesamte Dauer des Perms berechnet betrug die globale Durchschnittstemperatur bei einem CO₂-Gehalt von 900 ppm etwa 16 °C. Diese Angaben vermitteln jedoch ein falsches Bild, da die klimasteuernden Faktoren extremen Schwankungen unterworfen waren. So fiel die Kohlenstoffdioxid-Konzentration kurz nach Beginn des Perms auf 300 ppm, stieg im Verlauf von wenigen Millionen Jahren auf über 2000 ppm, um dann wieder stark abzusinken. Analog zu den Klimazyklen innerhalb des herrschenden Eiszeitalters traten Fluktuationen der Globaltemperatur von mindestens 10 °C auf, und ebenso kam es zu einem mehrmaligen Wechsel arider (trockener) und humider (feuchter) Phasen.^[77] Aufgrund der im Vergleich zum Karbon dünner gewordenen Vegetationsbedeckung reduzierte sich der Sauerstoffgehalt auf 23 Prozent.

Mit dem Ausklingen der Permokarbonen Eiszeit zeichnete sich ein Erwärmungstrend ab, der jedoch von einer ökologischen Krise im Capitanium vor 262 Millionen Jahren gestoppt wurde. Die in der Forschung bereits länger bekannte Abnahme der Biodiversität in tropischen Gewässern war nach neueren Untersuchungen ein globales Ereignis, das in einem Massenaussterben gipfelte. Als Ursache wird ein umfangreicher Kohlenstoff- und Schwefeldioxid-Eintrag in die Ozeane mit Bildung anoxischer Zonen und starker Versauerung des Meerwassers angenommen. Ein Zusammenhang mit den zeitgleich auftretenden Flutbasalten des Emeishan-Trapp im heutigen Südchina gilt in der Wissenschaft als sehr wahrscheinlich.^[78] Diesem Ereignis schloss sich erneut eine längere Abkühlungsphase an.^[79]

An der Perm-Trias-Grenze vor 252 Millionen Jahren ereignete sich das größte bekannte Massenaussterben der Erdgeschichte. Als Hauptursache gelten großflächige vulkanische Aktivitäten mit erheblichen Ausgasungen im Gebiet des heutigen Sibirien (Sibirischer Trapp), die mehrere Hunderttausend Jahre andauerten und dabei sieben Millionen Quadratkilometer mit Basalt bedeckten (möglicherweise im Verbund mit umfangreichen Kohlebränden und weltweiten Ablagerungen von Flugasche).^[80] Bis zum Ende der Epoche starben über 90 Prozent aller Meeresbewohner und etwa 75 Prozent der Landlebewesen aus, darunter viele Insektenarten. Neben den Meerespflanzen wurde auch die Landvegetation so stark dezimiert, dass sich der Sauerstoffgehalt rasch auf 10 bis 15 Prozent verringerte.^[68]

Isotopenuntersuchungen liefern Hinweise darauf, dass in einer ersten Erwärmungsphase die Durchschnittstemperaturen infolge der zunehmenden Konzentration an vulkanischem Kohlenstoffdioxid um 5 °C innerhalb einiger Jahrtausende anstiegen. Gleichzeitig erwärmten sich in erheblichem Maße auch die Ozeane, was zur Bildung von sauerstofffreien Meereszonen, zu einem rapiden Absacken des pH-Werts sowie zur Freisetzung von Methanhydrat führte. Durch den zusätzlichen Methaneintrag in die Atmosphäre erhöhte sich in der nächsten Phase die Temperatur um weitere 5 °C, und die Treibhausgas-Konzentration erreichte einen CO₂-Äquivalentwert von mindestens 3000 ppm.^[81][82] Darüber hinaus postulieren mehrere Studien einen kurzfristig auftretenden galoppierenden Treibhauseffekt (englisch runaway greenhouse effect)^[83] auf der Basis eines Kohlenstoffdioxid-Levels von über 7000 ppm.^[84]

Eine weitere Ursache für den Zusammenbruch fast aller Ökosysteme könnte die Massenvermehrung von marinen Einzellern in sauerstoffarmen Milieus sein, die ihre Stoffwechselprodukte in Form von Halogenkohlenwasserstoffen und großen Mengen Schwefelwasserstoff (H₂S) in die Atmosphäre emittierten.^[85][86] Die Dauer der Perm-Trias-Krise wurde bis vor kurzem auf mehr als 200.000 Jahre veranschlagt, aktuellen Studien zufolge reduziert sich dieser Zeitraum auf zwei Kernbereiche, die jeweils 60.000 Jahre (± 48.000 Jahre) umfassten. Der letzte Aussterbeschub konnte mithilfe neuer Präzisionsmessungen in die unterste Trias vor 251,9 Millionen Jahren datiert werden.^[87]

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Mesozoikum (Erdmittelalter)

Trias

Die biologischen, geophysikalischen und klimatischen Spätfolgen des Massenaussterbens an der Perm-Trias-Grenze reichten zum Teil bis in die Mittlere Trias. Während sich der Formenkreis der Ammoniten, Conodonten und Foraminiferen innerhalb von 1 bis 3 Millionen Jahren erholte, benötigten die meisten marinen Habitate wie Korallenriffe etwa 8 bis 10 Millionen Jahre zu ihrer Regeneration. Mitunter okkupierten einige robustere Arten unter massiver Vermehrung die verwaisten Lebensräume („Katastrophentaxa“), ehe sie daraus wieder verdrängt wurden.^{[88]S. 126} Die schrittweise Erneuerung der durch extreme Erwärmung, Großbrände, sauren Regen und Sauerstoffverknappung geschädigten Biotope („Recovery Phase“) wurde mit Schwerpunkt in den chronostratigraphischen Unterstufen Smithium und Spathium durch weitere Aussterbe-Ereignisse mehrmals unterbrochen. Am deutlichsten wird dies an der verzögerten Ausbreitung der Wälder, die erst nach 15 Millionen Jahren wieder größere Areale umfassten. Ein das Vegetationswachstum hemmender Faktor war zudem eine quer durch Pangaea laufende aride Zone zwischen 50° nördlicher und 30° südlicher Breite, in der stellenweise Temperaturen von 35 bis 40 °C herrschten.^[84][89]

Die mittlere CO₂-Konzentration in der Trias lag im Bereich von 1500 ppm, und eine globale Durchschnittstemperatur von etwa 17 °C bedeutete weitgehend subtropische Verhältnisse. Vereisungsspuren sind aus dieser Zeit nicht bekannt. Korrespondierend mit dem anfänglichen Vegetationsdefizit betrug der Sauerstoffgehalt über die Dauer der Epoche kaum mehr als 16 Prozent, und auch in den Meeren herrschten besonders in der Unteren Trias vielerorts hypoxische (sauerstoffarme) Bedingungen. Im Laufe der Mittleren bis Oberen Trias entwickelten sich die ersten Dinosaurier, darunter auch größere Sauropoden, die anfangs fast ausschließlich die gemäßigteren Klimazonen nördlich und südlich des Äquators bevölkerten. In den Tropengebieten lebten hingegen überwiegend Reptilien, die nicht zur Gruppe der Dinosaurier gehörten. Paläontologische Untersuchungen ergaben, dass im Äquatorbereich vor 215 bis 205 Millionen Jahren regelmäßig Dürreperioden auftraten, oft im Verbund mit verheerenden Bränden. Eine üppige und stabile Vegetationsbedeckung als Lebensgrundlage großer Pflanzenfresser konnte sich daher nicht dauerhaft etablieren.^[90]

Umschlossen vom weltumspannenden Panthalassa-Ozean und der riesigen Meeresbucht der Neotethys im Osten Pangaeas änderte sich bis auf die Abspaltung einiger Terran-Gruppen am Erscheinungsbild des Superkontinents über Jahrmillionen nur wenig. Gegen Ende der Trias kündigte sich jedoch mit der allmählichen Öffnung des späteren Nordatlantiks ein geologisches Großereignis an. Entlang der Plattenränder des heutigen Nordamerikas und Europas entstanden ausgedehnte, bis nach Nordafrika reichende Riftsysteme mit ersten marinen Ingressionen. Aus dieser Entwicklung resultierte an der Trias-Jura-Grenze die Entstehung der 11 Millionen km² umfassenden Zentralatlantischen Magmatischen Provinz, deren Magmaausflüsse zu den ergiebigsten der bekannten Erdgeschichte zählen. Die Hauptphase des Flutbasalt-Vulkanismus dauerte ungefähr 600.000 Jahre und wies wahrscheinlich vier kurzzeitige Zyklen mit stark erhöhter Aktivität auf.^[91] Diese plattentektonischen Prozesse markierten den beginnenden Zerfall des Superkontinents. Sie hatten gravierende Folgen für Atmosphäre, Klima und Biosphäre und gelten allgemein als primäre Ursache für ein neuerliches Massenaussterben.^[92]

Jura

Mehrere aktuelle Studien kommen zu dem Resultat, dass der Schwerpunkt des Massenaussterbens etwa 100.000 Jahre vor der eruptiven Flutbasaltphase des CAMP-Ereignisses anzusetzen sei. Laut diesen Analysen begann die Aktivität der Zentralatlantischen Magmatischen Provinz mit einem intrusiven Stadium. In dessen Verlauf strömten großen Mengen Magma in Evaporit- und Carbonatlagerstätten (mit zusätzlichen Anteilen von Kohlenwasserstoff) und bewirkten über Zeiträume von einigen tausend oder zehntausend Jahren durch Kontaktmetamorphose die Ausgasung von Kohlenstoffdioxid im fünfstelligen Gigatonnenbereich.^[93][94]

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First multi-proxy record of Jurassic wild fires from Gondwana: Evidence from the Middle Jurassic of the Neuquén Basin, ArgentinaLeszek Marynowski, Andrew C. Scott, Michał Zatoń, Horacio Parent, Alberto C. GarridoPalaeogeography, Palaeoclimatology, PalaeoecologyVolume 299, Issues 1–2, 1 January 2011, Pages 129–136http://www.fceia.unr.edu.ar/fisiografia/lpb/parent/Marynowski_etal_2011_Palaeo_3.pdf10.1016/j.palaeo.2010.10.041

http://perso.ens-lyon.fr/vincent.balter/Articles/Brazier%28EPSL%2915.pdfCalcium isotope evidence for dramatic increase of continental weathering during the Toarcian oceanic anoxic event (Early Jurassic)Jean-Michel Brazier, Guillaume Suan, Théo Tacail, Laurent Simon, Jeremy E. Martin, Emanuela Mattioli, Vincent BalterEarth and Planetary Science LettersVolume 411, February 2015, Pages 164–17doi:10.1016/j.epsl.2014.11.028

Magmatische Großprovinzen

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https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-earth-053018-060136

https://science.sciencemag.org/content/363/6429/866.abstract

Neuer Abschnitt Klima für den Artikel Kreide

Die 79 Millionen Jahren umfassende kreidezeitliche Periode gilt vielfach als archetypisches Beispiel eines permanenten Tropenklimas bis in höhere Breiten. Diese Sichtweise wird jedoch zunehmend in Frage gestellt, obwohl der Einfluss mancher Umweltfaktoren in einigen Fällen noch nicht hinreichend geklärt ist (zum Beispiel Paläotopographie der Kontinente, Meeresspiegelhöhe oder Methanfreisetzung).^[103] Dessen ungeachtet wird in der Wissenschaft zunehmend die Auffassung vertreten, dass die CO₂-Konzentration über die Gesamtdauer der Kreide zum Teil über- und im Hinblick auf ihre Schwankungsbreite unterschätzt wurde.^[104] Zwar kam es im Klimaoptimum der Oberen Kreide – möglicherweise unter Mitwirkung einer lang anhaltenden Superplume-Aktivität im Westpazifik^[105] – zur wahrscheinlich stärksten Treibhausphase des Phanerozoikums,^[106] dem gegenüber wird für die Unteren Kreide eine Reihe signifikanter Abkühlungsphasen postuliert. So könnte im Aptium (12,9 bis 126,3 mya) laut einer Untersuchung füt längere Zeit eine Meereisbedeckung der nordpolaren Regionen existiert haben.^[107] Eine 2019 veröffentlichte, breit angelegte geologische Auswertung südaustralischer Ablagerungen kommt ebenfalls zu dem Schluss, dass auf dem Kontinent im Verlauf der Unterkreide relativ umfangreiche Gletscherbildungen stattfanden.^[108] Dieses Urteil basiert auf dem Nachweis von Tilliten, Dropstones, Diamiktit und Glendonitkristallen, deren Entstehung zweifelsfrei auf glaziogenen Prozessen beruht.

Eine Besonderheit der Kreide war die Häufung von Ozeanischen anoxischen Ereignissen, wobei jenes an der Cenomanium-Turonium-Grenze (93,9 mya) globale Dimensionen erreichte und sich wahrscheinlich zur tiefgreifendsten Störung des Kohlenstoffkreislaufs der letzten 100 Millionen Jahre entwickelte.^[109] Während der anoxischen Umweltkrise, verknüpft mit einer Abkühlung von etwa 4 °C, wurden verschiedene Planktonarten und Riffbauer sowie die Klasse der Cephalopoden (darunter Ammoniten und Belemniten) stark dezimiert, und mit der Gattung Platypterygius starben die letzten Vertreter der Ichthyosaurier aus.^[110]

Nach dem Zerfall Pangaeas war auch der seit dem späten Neoproterozoikum existierende Großkontinent Gondwana zunehmenden Auflösungserscheinungen unterworfen, am deutlichsten erkennbar an der Öffnung des Südatlantiks mit der Trennung von Afrika und Südamerika. Der Indische Subkontinent, ursprünglich weit in der südlichen Hemisphäre gelegen und unmittelbar an Australien und Antarktika grenzend, spaltete sich ebenfalls ab und wanderte mit der für plattentektonische Prozesse hohen Geschwindigkeit von 20 cm pro Jahr in Richtung des eurasischen Festlands. Einer Theorie zufolge passierte die Indische Platte im Maastrichtium auf ihrem Weg nach Norden einen Manteldiapir beziehungsweise Hotspot. Daraus resultierte die Entstehung des Dekkan-Trapps, eine Magmatische Großprovinz mit einer damaligen Ausdehnung von 1,5 Millionen Quadratkilometern. Die vulkanischen Ausgasungen waren nicht nur für die kurzzeitigen Klimaschwankungen in der späten Kreide verantwortlich,^[111][112] sondern nach manchen Annahmen auch für das Massenaussterben an der Kreide-Paläogen-Grenze vor 66 Millionen Jahren.^[113]

In der neueren Fachliteratur überwiegt hingegen die durch umfangreiche Belege gut dokumentierte Ansicht, dass die Auslöschung der Dinosaurier sowie von 75 Prozent der übrigen Arten auf den Impakt eines etwa 14 km großen Asteroiden zurückgeht, der mit einer Energiefreisetzung von 3×10²³ Joule im heutigen Golf von Mexiko detonierte und den 180 km großen Chicxulub-Krater hinterließ. Durch die Wucht der Explosion wurden mehrere tausend Kubikkilometer Auswurfmassen bis in die Stratosphäre geschleudert, um anschließend als glühende Ejekta rund um den Erdball niederzugehen.^[114] Neben den Primärfolgen des Impakts wie Megatsunamis, einer überschallschnellen Druckwelle sowie Erdbeben der Stärke 11 oder 12 entstanden die Lufthülle stark erhitzende Großfeuer auf allen Kontinenten.^[115] Im nächsten Stadium legte sich innerhalb kurzer Zeit eine dichte Wolke aus Ruß- und Staubpartikeln um die Erde, die das Sonnenlicht über Monate oder Jahre hinweg absorbierte und einen globalen Temperatursturz auslöste, der vermutlich von einer Schicht Schwefelsäure-Aerosolen zusätzlich verstärkt wurde.^[116]

Die weltweite Umweltkrise erfasste alle ökologischen Nischen und traf in den Ozeanen vor allem die Ammoniten, die großen Meeresreptilien wie Plesio- oder Mosasaurier, fast alle kalkschalenbildenden Foraminiferen sowie verschiedene Planktongruppen. (→ Aussterbe- und Überlebensmuster am Beispiel des Chicxulub- Einschlags). Mit dieser Zäsur und dem Verschwinden der bis dahin dominierenden Arten endete zusammen mit der Kreide auch das Mesozoikum. Die verwaisten Lebensräume wurden in der frühen Erdneuzeit zum Schauplatz einer raschen Regenerationsphase mit einer Vielzahl neuer evolutionärer Entwicklungslinien.

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Volcanic triggering of a biogeochemical cascade during Oceanic Anoxic Event 2Derek D. Adams, Matthew T. Hurtgen, Bradley B. SagemanNature Geoscience 3, 201–204 (Januar 2010)doi:10.1038/ngeo743https://www.researchgate.net/profile/Brad_Sageman/publication/41182160_Volcanic_triggering_of_a_biogeochemical_cascade_during_Oceanic_Anoxic_Event_2/links/5433f4dd0cf2dc341daee8b9.pdf

Palaeogeography, Palaeoclimatology, PalaeoecologyPaleoenvironmental and paleoceanographic changes across the Cenomanian–Turonian Boundary Event (Oceanic Anoxic Event 2) as indicated by foraminiferal assemblages from the eastern margin of the Cretaceous Western Interior SeaKhalifa Elderbak, R. Mark Leckie, Neil E.Tiberhttp://eclogite.geo.umass.edu/faculty/leckie/Elderbak-Leckie%202014%20WIS%20east%20side.pdfVolume 413, November 2014, Pages 29–4810.1016/j.palaeo.2014.07.002

https://www.researchgate.net/profile/Oliver_Friedrich/publication/257945245_Evolution_of_middle_to_Late_Cretaceous_oceans-A_55_my_record_of_Earth's_temperature_and_carbon_cycle/links/004635266cea6462d7000000.pdf

GEOLOGY, August 2015; v. 43; no. 8; p. 683–686https://www.researchgate.net/profile/Christine_Shields/publication/282510591_Latitudinal_temperature_gradients_and_high-latitude_temperatures_during_the_latest_Cretaceous_Congruence_of_geologic_data_and_climate_models/links/561697bc08ae90469c60eff6.pdfLatitudinal temperature gradients and high-latitude temperatures during the latest Cretaceous: Congruence of geologic data andclimate modelsGarland R. Upchurch, Jr., Jeffrey Kiehl, Christine Shields, Jacquelyn Scherer, Christopher Scotese

Seymour Island, ca. 64° südlicher Breite, Paläolatitude 65°Hier kombinieren wir veröffentlichte Extinktionsmuster mit einem neuen, geklumpten Isotopen-Temperaturrekord von einem hiatusfreien, erweiterten KPg-Grenzbereich aus der Insel Seymour, der Antarktis. Wir dokumentieren eine 7,8 ± 3,3 ° C Erwärmung synchron mit dem Beginn des Deccan Traps Vulkanismus und eine zweite, kleinere Erwärmung zum Zeitpunkt der Meteoritenschlag. Die Δ47-abgeleiteten Temperaturen für jede Spezies- und Schalenposition sind in Fig. 1a gezeigt. In Zeit ~ 5 ° C bis ~ 14 ° C zwischen 68,7 und 67,8 Ma. Nach ~ 1 Myr an anhaltend warmen (~ 9-12 ° C) Temperaturen tritt eine allmähliche Abkühlung auf ~ 4 ° C von 66,9 bis 66,25 Ma auf. Ungefähr 150 kyr vor der KPg-Grenze tritt eine deutliche Erwärmung von ~ 7,8 ± 3,3 ° C auf. Nach der anfänglichen Erwärmung tritt Temperaturen Rückgang bis zu einem zweiten geringeren Erwärmungsimpuls am KPB (1,1 ± 2,7 ° C), durch fortgesetzte Abnahme verfolgt, bis Vorereignis Niveaus erreicht werden ~200-400 kyr nach dem ersten Spike. Obwohl die zweite Erwärmung beim Vergleich des Horizonts gering ist, erreichen einzelne Proben Temperaturen nahe denen, die an der Spitze der früheren, größeren Erwärmungsspitze gesehen werden.

Die kältesten Temperaturen, die im Seymour Island Abschnitt (bei 68,8, 66,4 und 65,7 Ma) aufgezeichnet wurden, befinden sich nahe des Gefrierpunkts, was eine saisonale Meereisbildung im Umkreis von Seymour Island nahelegt. Mit Temperaturen nahe des Gefrierpunkts war die Landmasse von Antarktika wahrscheinlich kalt genug für die Existenz von Gletschern besonders in höheren Lagen. Die Rekonstruktion des globalen Meeresspiegels deutet auf zwei Temperaturmimima im späten Maastrichtian vor 68,8 und 66,4 Millionen Jahren hin. Die enge zeitliche Übereinstimmung zwischen der Meeresspiegelabsenkung und den antarktischen Kältephasen deutet darauf hin, dass die beobachteten Meeresspiegelschwankungen durch die teilweise Kontinentalvereisung von Antarktika verursacht wurde.

Die starke Erwärmung in dieser Region unmittelbar vor der Kreide-Paläogen-Grenze ist größer als die Temperaturzunahme an anderen marinen Standorten des Maastrichtiums. Wenn das meereis oder das kontinentale Eis während des kältesten Intervalls, das unmittelbar vor der wärmenden Spitze (66,5-66,3 Ma) liegt, vorhanden war, konnte das Verschwinden dieses Eises während der Erwärmung den lokalen Klimawandel auf der Seymour-Insel durch das Eis-Albedo-Feedback betonen.

Geological Society of AmericaSpecial Paper 3562002T. Matsui, F. Imamura, R. Tajika, Y. Nakano, Y. Fujisawa, Y., 2002Generation and propagation of a tsunami from the Cretaceous-Tertiary impact event,in: Koeberl, C., and MacLeod, K.G., eds., Catastrophic Events and Mass Extinctions: Impacts and Beyond: Boulder, Colorado, Geological Society of AmericaSpecial Paper 356, p. 69–77http://www.redciencia.cu/geobiblio/paper/2002_Matsui%20et%20al_Generation%20and%20propagation%20of%20a%20tsunami%20KT%20event.pdf

https://www.researchgate.net/profile/Oliver_Friedrich/publication/257945245_Evolution_of_mid-_to_Late_Cretaceous_oceans-A_55_million_year_record_of_Earth's_temperature_and_carbon_cycle/links/004635266cea6462d7000000.pdfGeologydoi: 10.1130/G32701.1Januar 2012, v. 40, no. 2, 107-110GeologyOliver Friedrich, Richard D. Norris, Jochen ErbacherEvolution of middle to Late Cretaceous oceans - A 55 m.y. record of Earth's temperature and carbon cycle

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Das späte Maastrichtium, die letzte Stufe der Kreide, wies neben einer deutlichen Abkühlungstendenz mehrere kurzzeitige und stark ausgeprägte Klimaschwankungen auf, eventuell in Verbindung mit einer erheblichen Schadstoffbelastung der Atmosphäre. Als Grund hierfür gilt allgemein der lang anhaltende Flutbasalt-Vulkanismus des Dekkan-Trapp im heutigen Westindien, der offenbar für eine Reihe von Umweltschäden verantwortlich war. Demzufolge herrschte in der Wissenschaft über Jahrzehnte die Ansicht vor, scheinbar gestützt durch den Fossilbericht, dass sich viele Gattungen der mesozoischen Fauna lange vor ihrem endgültigen Verschwinden „auf dem absteigenden Ast“ befanden.^[126] Neuere Studien entwerfen hingegen ein differenziertes Bild der damaligen Ereignisse. Insgesamt liegen keine eindeutigen Beweise vor, dass Dinosaurier und andere Tiergruppen bereits vor dem drastischen Einschnitt an der Kreide-Paläogen-Grenze von einem langfristigen Rückgang betroffen waren.^[127] Dies scheint insbesondere für die Pterosauria (Flugsaurier) zu gelten, deren Artenvielfalt während der obersten Kreide stabil blieb und die bis zu ihrem schlagartigen Verschwinden möglicherweise eine Diversitätszunahme verzeichnen konnten.^[128] Somit deutet Vieles darauf hin, dass die biologische Krise am Ende des Mesozoikums hauptsächlich auf den Chicxulub-Einschlag zurückzuführen ist.

Die Zäsur vor 66 Millionen Jahren geschah rasch und selektiv und fand gleichzeitig auf allen Kontinenten statt. Das Chicxulub-Ereignis löste eine zeitlich gestaffelte weltweite Katastrophe aus, der alle Nichtvogel-Dinosaurier sowie ein großer Teil der übrigen Fauna zum Opfer fielen.^[129] Bereits in den ersten Minuten nach dem Einschlag kam es in größerem Umkreis des Epizentrums infolge einer überschallschnellen Druck- und Hitzewelle zu einem Massensterben. Weitere, sich unmittelbar anschließende Auswirkungen waren Megatsunamis und die Entstehung globaler Flächenbrände durch den weiträumig verteilten Auswurf glühender Gesteinstrümmer (Ejecta). Im nächsten Stadium bildete sich innerhalb weniger Tage eine die Erde umhüllende Staub- und Rußwolke, die das Sonnenlicht absorbierte, die pflanzliche Photosynthese weitgehend unterband und den Beginn eines rasch einsetzenden Impaktwinters markierte. Daraus resultierte eine starke Dezimierung der Landvegetation mit entsprechender Rückwirkung auf große Pflanzenfresser.

Känozoikum (Erdneuzeit)

Neogen (Beginn vor 23,03 Millionen Jahren)

Das in die Serien Miozän und Pliozän untergliederte Neogen stand im Zeichen umfassender Gebirgsbildungen (→ Alpidische Orogenese). Nachdem der Indische Subkontinent bereits im Unteren Eozän mit der Eurasischen Platte kollidiert war, driftete der Kontinentalblock während des Miozäns weiter nach Norden und bewirkte dabei die bis in die Gegenwart anhaltende Auffaltung des Himalaya. Die Afrikanische Platte verlagerte sich ebenfalls nordwärts und löste neben einer fortschreitenden Schrumpfung der Tethys eine Welle von Auffaltungsprozessen mit dem Höhepunkt im Miozän aus (unter anderem Alpen, Karpaten und Apennin). Daneben war auch Nordamerika mit der Entstehung der Rocky Mountains der Schauplatz einer großflächigen Gebirgsbildung.

Nach dem Klimaoptimum des späteren Oligozäns kam es im zeitlichen Umkreis der Oligozän-Miozän-Grenze zu einer rund 2 Millionen Jahre währenden Phase kühlerer Temperaturen, verbunden mit einem Wachstum der antarktischen Eisbedeckung und entsprechender Absenkung des Meeresspiegels.^[130] Im weiteren Verlauf des Miozäns war das Klima starken Schwankungen unterworfen. Während des miozänen Klimaoptimums vor 17 bis 15 Millionen Jahren stieg der CO₂-Gehalt von 350/400 ppm auf Werte um 500 ppm.^[131][132] Im Zuge der weltweiten Erwärmung, die wahrscheinlich in direkter Verbindung mit den massiven CO₂-Emissionen des Columbia-Plateaubasalts stand,^[133] wurden die Wald-Habitate zurückgedrängt, und an ihre Stelle traten Steppen- und Graslandschaften. In dieser Zeit begann die Ausbreitung der an aride Bedingungen angepassten C₄-Pflanzen (vor allem Gräser), die für die Photosynthese erheblich weniger Kohlenstoffdioxid benötigen als C₃-Pflanzen, deren existenzgefährdende Untergrenze bei etwa 150 ppm liegt. Die im Oligozän beginnende Evolution des C₄-Stoffwechsels gilt als biochemische Anpassung an vermehrt auftretende Dürreperioden sowie als Reaktion auf den sinkenden CO₂-Gehalt im Neogen.

Gegen Ende des Klimaoptimums sank die CO₂-Konzentration vor 14,8 Millionen Jahren unter dem Einfluss starker Erosions- und Verwitterungsprozesse wieder auf 400 ppm,</ref>^[134] und mit einer abrupten Temperaturabsenkung von 7 °C in Mitteleuropa begann global eine kühlere Klimaphase mit einer erneuten Ausbreitung des antarktischen Eisschild. Dennoch lagen vor 14 bis 12,8 Millionen Jahren die Temperaturen in der Antarktis immer noch 25 °C bis 30 °C über dem gegenwärtigen Niveau, ehe die Region von einem Kälteeinbruch erfasst wurde.^[135] Im späten Miozän herrschte zur selben Zeit in großen Teilen Europas ein relativ mildes und trockenes Klima. Jedoch entwickelten sich in der Zeit vor 10,2 bis 9,8 Millionen Jahren und nochmals vor 9,0 bis 8,5 Millionen Jahren zwei „Waschküchen-Phasen“, in denen das Klima subtropischer und mit jährlichen Niederschlagsmengen von teilweise über 1500 mm deutlich feuchter wurde. Als Ursache werden vor allem weiträumige Verlagerungen ozeanischer Zirkulationsmuster im Bereich des Atlantiks vermutet.^[136][137]

In der ersten Hälfte des Pliozäns lag die Globaltemperatur ungefähr 2 bis 3 °C über dem vorindustriellen Niveau, mit einem um etwa 20 Meter höheren Meeresspiegel als gegenwärtig, und die CO₂-Konzentration fluktuierte im selben Zeitraum zwischen 365 und 415 ppm. Ein geologisch bedeutendes Ereignis mit noch nicht völlig geklärten klimatischen Folgen war das mehrmalige Austrocknen des Mittelmeers und dessen zeitweilige Umwandlung in eine Salzwüste (Messinische Salinitätskrise) an der Grenze zwischen Miozän und Pliozän vor 6 bis 5 Millionen Jahren.^[138]

Im späten Pliozän vor 3,2 Millionen Jahren kündigte sich mit einer allmählichen Abkühlung über mehrere hunderttausend Jahre das bevorstehende Quartäre Eiszeitalter an.^[139] Mit der Tendenz zu schneereichen Wintern und kühleren Sommermonaten begann die von der Eis-Albedo-Rückkopplung verstärkte Gletscherbildung auf der Nordhemisphäre.

Hingegen legen neuere Untersuchungen, basierend auf verschiedenen stratigraphischen und paläontologischen Analysen, die Vermutung nahe, dass das Steinheimer Becken ungefähr 500.000 Jahre nach dem Ries-Ereignis entstand.^[140]

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Die zukünftige Reaktion des antarktischen Eisschildes auf steigende Temperaturen bleibt höchst ungewiss. Ein nützlicher Zeitraum für die Beurteilung der Empfindlichkeit der Antarktis gegenüber der Erwärmung ist das letzte Interglazial (129 bis 116 ky), in dem wärmere polare Temperaturen und ein höherer globaler mittlerer Meeresspiegel (+6 bis 9 m) im Vergleich zur Gegenwart herrschten. Der Meeresspiegel des LIG kann nicht vollständig durch das Schmelzen des Grönlandeises (∼2 m), die thermische Ausdehnung des Ozeans und das Abschmelzen der Gebirgsgletscher (∼1 m) erklärt werden, was darauf hindeutet, dass ein erheblicher antarktischer Massenverlust durch die Erwärmung des Wassers des Südlichen Ozeans eingeleitet wurde, die aus einer sich abschwächenden meridionalen Zirkulation des Atlantiks als Reaktion auf die Auffrischung der nordatlantischen Oberfläche resultiert.

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Während des Eozäns kam es auf der Basis eines Warmklimas zu einer Reihe von Abkühlungs- und Erwärmungsphasen wie dem Azolla-Ereignis. Diese Klimaschwankungen hatten aufgrund ihres raschen Verlaufs erhebliche Auswirkungen auf die Biodiversität und führten zu einem mehrmaligen Faunenwechsel.^[153] Der klimatisch schärfste Einschnitt ereignete sich an der Grenze zwischen Eozän und Oligozän mit dem Aussterbeerignis der Grande Coupure vor knapp 34 Millionen Jahren. Im Zuge einer gravierenden globalen Abkühlung begann die Vergletschung von Antarktika, die gleichzeitig den Beginn des Känozoischen Eiszeitalters markiert

Aktuelle und zukünftige Entwicklung

Neben einem weltweiten Stationsnetz sind mehrere Erdbeobachtungssatelliten in Betrieb oder in Planung, deren Aufgabe unter anderem darin besteht, Datensätze zu Treibhausgas-Konzentrationen, Strahlungshaushalt oder Veränderungen der Erdoberfläche zu übermitteln.^[154]

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In den späten 1950er Jahren wurde erstmals nachgewiesen, dass der Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre ansteigt. Auf Initiative von Roger Revelle startete Charles David Keeling 1958 auf dem Berg Mauna Loa (Hawaii, Big Island) regelmäßige Messungen des CO₂-Gehalts der Atmosphäre (Keeling-Kurve). Gilbert Plass nutzte 1956 erstmals Computer und erheblich genauere Absorptionsspektren des CO₂ zur Berechnung der zu erwartenden Erwärmung. Er erhielt 3,6 K (3,6 °C) als Wert für die Klimasensitivität.^[156]

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Anthropozän

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Ab 2014 erfolgte zunächst testweise der Einsatz einer neuen Generation von Argo-Bojen, konzipiert für Tauchtiefen von 4000 bis 6000 Meter. Die Aufgabe dieser sogenannten "Deep Argo"-Floats besteht darin, Temperatur und Strömungsmuster der Tiefseebereiche zu erfassen und insbesondere präzise Daten zum sich verändernden Wärmeinhalt der Ozeane zu übermitteln.^[179]

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Die Annahme einer Megadürre im Jahr 1540 wird vor allem durch mehr als 300 zeitgenössische Chroniken aus ganz Europa gestützt, die übereinstimmend die Auswirkungen einer lang anhaltenden Dürre und Hitze beschreiben, wie den Mangel an Niederschhlägen, den extrem niedrigen Pegel großer Flüsse, weiträumig auftretende Waldbrände, das Absinken des Grundwasserspiegels in Verbindung mit dem Austrocknen von Brunnen sowie die schwerwiegende Folgen für Landwirtschaft und Viehhaltung. Als besonders aufschlussreiche Quelle gelten hierbei die umfangreichen Aufzeichnungen des Rektors der Universität Krakau, Marcin Biem, dessen Wettertagebuch es erlaubt, die Niederschläge im Krakauer Raum für das Jahr 1540 statistisch zu rekonstruieren.^[185]

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http://www.researchgate.net/profile/Erik_De_Boer/publication/272486443_A_deadly_cocktail_How_a_drought_around_4200_cal._yr_BP_caused_mass_mortality_events_at_the_infamous_dodo_swamp_in_Mauritius/links/54e5cc280cf277664ff1aa9c.pdfA deadly cocktail: How a drought around 4200 cal. yr BP caused mass mortality events at the infamous ‘dodo swamp’ in Mauritius

http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7193/full/nature06949.htmlHigh-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before presentDieter Lüthi, Martine Le Floch, Bernhard Bereiter, Thomas Blunier, Jean-Marc Barnola, Urs Siegenthaler, Dominique Raynaud, Jean Jouzel, Hubertus Fischer, Kenji Kawamura, Thomas F. StockerNature 453, 379–382 (15 May 2008) | doi:10.1038/nature06949

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African humid periods triggered the reactivation of a large river system in Western Saharahttp://www.nature.com/ncomms/2015/151110/ncomms9751/full/ncomms9751.htmlIm Westen der Sahara gab es einst ein gewaltiges Flusssystem. Dieser urzeitliche Strom mündete im heutigen Mauretanien in den Atlantik und umfasste ein Einzugsgebiet so groß wie das des Jangtsekiang. Noch vor weniger als 10.000 Jahren führte dieser Strom zuletzt Wasser. Nach Schätzungen önnte dieser Tamanrasset-Fluss einst Teil eines gewaltigen Flusssystems gewesen sein, das Wasser aus dem Ahaggar-Gebirge im Süden Algeriens und dem Atlasgebirge in Marokko und Tunesien aufnahm und in den Atlantik leitete.

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/10/9/094015/meta;jsessionid=D66DB590B8E153FD07C328C616375E10.c1The timing of anthropogenic emergence in simulated climate extremesAndrew D. King, Markus G. Donat, Erich M. Fischer, Ed Hawkins, Lisa V. Alexander, David J. Karoly, Andrea J. Dittus, Sophie C. Lewis, Sarah E PerkinsSeptember 2015, Environmental Research Letters, Volume 10, Number 9doi: 10.1088/1748-9326/10/9/094015

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Isotopic evidence for biological nitrogen fixation by molybdenum-nitrogenase from 3.2 GyrEva E. Stüeken,Roger Buick, Bradley M. Guy, Matthew C. KoehlerNature Februar 2015doi:10.1038/nature14180http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14180.html

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