Gast Beitrag „Surfen auf der Radcliffe-Welle“ von David Middleton,
Vor etwa 34 Millionen Jahren (mya), während des frühen Oligozäns, trat die Erde in ihren heutigen „Eishaus“-Klimamodus ein, mit Eisschilden, die die Antarktis bedeckten. Nach einer erneuten Erwärmung gegen Ende des Oligozäns setzte eine lange Abkühlung des Erdklimas ein, die von einer kurzen Wärmeperiode während des späten bis mittleren Miozäns unterbrochen wurde.
Abbildung 1. Klimarekonstruktion aus dem Känozoikum (Zachos et al., 2001) (die älteren Daten befinden sich am unteren Rand).
Das Mittelmiozän-Klimaoptimum (MMCO) war ein anomaler Wärmeabschnitt von ~17 bis ~14 mya. Die unzutreffende Annahme, dass CO2 der „Steuerknüppel“ für den Klimawandel ist, hat zu vielen Versuchen geführt, das MMCO mit den CO2- und anderen Treibhausgasemissionen im Zusammenhang mit den Ausbrüchen der Columbia River Basalt Group (CRBG) in Verbindung zu bringen. Die CBRG-Ausbrüche scheinen tatsächlich mit dem MMCO zusammenzuhängen...
Es wird angenommen, dass Flutbasalte, die größten vulkanischen Ereignisse der Erdgeschichte, für globale Umweltveränderungen verantwortlich sind, da sie innerhalb kurzer geologischer Zeiträume große Mengen an CO2 und SO2 freisetzen können. Die Eruption der Columbia River Basalt Group (CRBG) wird mit erhöhtem CO2-Gehalt in der Atmosphäre und der globalen Erwärmung während des mittelmiozänen Klimaoptimums (MMCO) vor etwa 16 Millionen Jahren in Verbindung gebracht. Ein ursächlicher Zusammenhang zwischen Vulkanismus und Erwärmung bleibt jedoch spekulativ, da der Zeitpunkt und das Tempo der CRBG-Ausbrüche nicht genau bekannt sind. Wir verwenden U-Pb-Geochronologie an zirkonhaltigen vulkanischen Ascheschichten, die in die Basaltstratigraphie eingebettet sind, um eine hochauflösende CRBG-Eruptionsgeschichte zu erstellen. Unser Datensatz zeigt, dass mehr als 95 % des CRBG zwischen 16,7 und 15,9 Ma eruptiert sind, also doppelt so schnell wie frühere Schätzungen. Diese Daten deuten auf eine Neukalibrierung der geomagnetischen Polaritätszeitskala hin und zeigen, dass der Beginn des Flutvulkanismus fast zeitgleich mit dem Beginn des MMCO liegt.
Diese Flutbasaltausbrüche hätten sicherlich eine Menge CO2, andere vulkanische Gase und Sulfataerosole freigesetzt. Die CO2-Ausgasung war jedoch wahrscheinlich nur ein Bruchteil dessen, was zur Erklärung des MMCO erforderlich gewesen wäre.
Armstrong McKay et al. (2014) schätzten, dass die Hauptphase der CRBG-Ausbrüche zusammen mit der „kryptischen Entgasung“ von Landgestein usw. über einen Zeitraum von 900.000 Jahren 4.090 bis 5.670 Milliarden Tonnen Kohlenstoff freisetzte. Das sind nur 5-6 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr... Das ist eine Größenordnung weniger als ein Rundungsfehler. Unsere derzeitigen 10 Milliarden Tonnen pro Jahr entsprechen nur 3 % der gesamten jährlichen Quellen im Kohlenstoffhaushalt der Erde. Self et al. (2005) stellten fest, dass die CO2-Emissionen von Flutbasaltausbrüchen im Verhältnis zur Masse des CO2 in der Atmosphäre unbedeutend sind und wahrscheinlich keine bedeutende Rolle bei vergangenen Episoden der „globalen Erwärmung“ gespielt haben. Allerdings stellten sie fest, dass die Schwefelgasemissionen und Sulfataerosole möglicherweise tatsächlich beispiellos waren. Diese hätten jedoch eine kühlende Wirkung auf das Klima gehabt.
Darüber hinaus gibt es kaum Hinweise auf eine signifikante Erhöhung des atmosphärischen CO2 in Verbindung mit dem CRBG.
Weder der MMCO noch die anschließende Abkühlung, die zum Wachstum des ostantarktischen Eisschildes (EAIS) führte, scheinen durch Veränderungen des atmosphärischen CO2 verursacht zu sein.
Es gibt keine Hinweise auf einen hohen pCO2-Wert während des späten frühen Miozäns oder auf einen starken pCO2-Abfall im Zusammenhang mit dem Wachstum der EAIS.
Pagani et al., 1999
Während die Ursache der MMCO nach wie vor rätselhaft ist (wahrscheinlich tektonisch bedingte Veränderungen in der ozeanischen Zirkulation), ist die Ursache der anschließenden Abkühlung (auch bekannt als Middle Miocene Climate Transition oder MMCT) nun möglicherweise geklärt.
Astronomen sagen, dass unser Sonnensystem während des Miozäns die „Radcliffe-Welle“ durchquerte
Feb 25, 2025 by Natali Anderson
Während unser Sonnensystem die Milchstraße umkreist, trifft es auf verschiedene Umgebungen, darunter auch dichte Regionen des interstellaren Mediums. Diese Begegnungen können Teile des Sonnensystems dem interstellaren Medium aussetzen und gleichzeitig den Zustrom von interstellarem Staub in das Sonnensystem und die Erdatmosphäre erhöhen. Die Entdeckung neuer galaktischer Strukturen, wie der 9.000 Lichtjahre langen Radcliffe-Welle, wirft die Frage auf, ob auch die Sonne auf solche Strukturen gestoßen ist. Nach neuen Forschungsergebnissen kreuzte die Flugbahn des Sonnensystems die Radcliffe-Welle in der Sternentstehungsregion Orion vor 15 bis 12 Millionen Jahren (Miozän-Epoche). Dieser Zeitraum fällt mit der Klimaveränderung im mittleren Miozän auf der Erde zusammen, was eine interdisziplinäre Verbindung zur Paläoklimatologie herstellt.
"Die Radcliffe-Welle ist eine schmale sinusförmige Gasstruktur, die viele bekannte sternbildende Wolkenkomplexe wie CMa, Orion, Taurus, Perseus, Cepheus, den Nordamerikanebel und Cygnus umfasst.
Diese Gasstruktur mit einer geschätzten Masse von 3 Millionen Sonnenmassen scheint kohärent wie eine sich bewegende Welle zu schwingen und man nimmt an, dass sie Teil der Spiralstruktur der Milchstraße ist.
„Man muss sich das wie ein Schiff vorstellen, das auf dem Meer durch unterschiedliche Bedingungen segelt“, sagt Dr. Efrem Maconi, Doktorand an der Universität Wien.
„Unsere Sonne traf auf eine Region mit höherer Gasdichte, als sie die Radcliffe-Welle im Sternbild Orion durchquerte.“"
Die Arbeit (Maconi et al., 2025) wurde kürzlich in der frei zugänglichen Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Die Autoren waren sehr darauf bedacht, keine pauschalen Schlussfolgerungen zu ziehen, aber die Korrelation zwischen dem Radcliffe-Wellen-Transit unseres Sonnensystems und dem MMCT ist sehr interessant.
Abbildung 3. Rekonstruktion des miozänen Klimas nach Zachos et al. (2001) (älterer Teil nach links).
Hier sind die miozänen Temperatur- und CO2-Rekonstruktionen zusammen aufgetragen:
Abbildung 4. Temperaturen im Miozän und atmosphärisches CO2 (älterer Wert nach links).
Der Transit der Radcliffe-Welle scheint die MMCT sicherlich eher beeinflusst zu haben als ein Rückgang des atmosphärischen CO2. Der Gedanke der himmlischen Klimatreiber ist nicht neu. Das Konzept ähnelt dem von Nir Shaviv und Jan Veizer in ihrem GSA Today-Beitrag von 2003.
Es wird allgemein angenommen, dass der CO2-Gehalt in der Atmosphäre der Hauptfaktor für das globale Klima ist. Unabhängig davon deuten empirische Belege darauf hin, dass der galaktische kosmische Strahlungsfluss (CRF) mit Klimaschwankungen verbunden ist. Beide Faktoren werden gegenwärtig im Zusammenhang mit täglichen bis tausendjährigen Schwankungen diskutiert. Sofern sie tatsächlich existieren, sollten sie auch über geologische Zeitskalen hinweg wirken. Hier analysieren wir die rekonstruierte Meeresoberflächentemperatur der niedrigen Breiten über das Phanerozoikum (die letzten 545 Myr) und vergleichen sie mit der variablen CRF, die die Erde erreicht, und mit dem rekonstruierten Partialdruck des atmosphärischen CO2 (pCO2). Wir stellen fest, dass mindestens 66 % der Varianz im rekonstruierten Temperaturtrend auf CRF-Variationen zurückzuführen sind, die sich aus den Passagen des Sonnensystems durch die Spiralarme der Galaxie ergeben. Diese Beobachtung ermöglicht es uns, die Beziehung zwischen CRF und Temperatur zu schätzen. Unter der Annahme, dass die gesamte verbleibende Temperaturvarianz ausschließlich auf den CO2-Treibhauseffekt zurückzuführen ist oder dass einer der rekonstruierten phanerozoischen pCO2-Trends bestätigt wird, können wir eine Obergrenze für den langfristigen „Gleichgewichts“-Erwärmungseffekt von CO2 festlegen, die möglicherweise niedriger ist als die auf allgemeinen Zirkulationsmodellen (GCMs) beruhende.
Nach Einbeziehung ihres Modells der „himmlischen Triebkräfte“ schätzten Shaviv & Veizer die maximale Empfindlichkeit des Gleichgewichtsklimas (ECS) auf 1,9 ºC pro Verdoppelung des atmosphärischen CO2, wobei der wahrscheinlichste Wert bei 0,5 ºC pro Verdoppelung liegt. Unbekannte himmlische Klimatreiber könnten der Grund dafür sein, dass die aus paläoklimatologischen Daten abgeleiteten ECS-Schätzungen fast doppelt so hoch sind wie die aus zeitgenössischen instrumentellen Daten abgeleiteten.
Die Radcliffe-Welle wurde erst kürzlich (2019) entdeckt, obwohl sie relativ nahe (~400 Lichtjahre) an der aktuellen Position unseres Sonnensystems liegt. Vor der Veröffentlichung von Maconi et al. (2025) war sie ein „unbekannter unbekannter“ potenzieller Treiber des Klimawandels.
Wie viele andere „unbekannte Unbekannte“ gibt es noch?
Referenzen
Armstrong McKay, David, Toby Tyrrell, Paul A. Wilson, & Gavin Foster. (2014). „Estimating the impact of the cryptic degassing of Large Igneous Provinces: A mid-Miocene case-study“. Earth and Planetary Science Letters. 403. 254-262. 10.1016/j.epsl.2014.06.040. Besonderen Dank an David Armstrong McKay für die freundliche Zusendung eines Exemplars seiner Arbeit.
Kasbohm, Jennifer, und Blair Schoene. „Rapid Eruption of the Columbia River Flood Basalt and Correlation with the Mid-Miocene Climate Optimum“. Science Advances, American Association for the Advancement of Science, 1 Sept. 2018, advances.sciencemag.org/content/4/9/eaat8223.
Maconi, E., J. Alves, C. Swiggum, S. Ratzenböck, J. Großschedl, P. Köhler, N. Miret-Roig, S. Meingast, R. Konietzka, C. Zucker, A. Goodman, M. Lombardi, G. Knorr, G. Lohmann, J. C. Forbes, A. Burkert und M. Opher. „Der Durchgang des Sonnensystems durch die Radcliffe-Welle während des mittleren Miozäns“. A&A, 694 (2025) A167 DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202452061
Pagani, Mark, Michael Arthur & Katherine Freeman. (1999). „Die miozäne Entwicklung des atmosphärischen Kohlendioxids“. Paläozeanographie. 14. 273-292. 10.1029/1999PA900006.
Royer, D.L., et al. 2006. „Tertiäre paläobotanische atmosphärische CO2-Rekonstruktion. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology“ Data Contribution Series # 2006-021. NOAA/NCDC Paläoklimatologie-Programm, Boulder CO, USA.
Self, Stephen & Thordarson, Thorvaldur & Widdowson, Mike. (2005). „Gasflüsse aus Flutbasalt-Eruptionen“. Elements. 1. 10.2113/gselements.1.5.283.
Shaviv, N.J. und Veizer, J. (2003) „Celestial Driver of Phanerozoic Climate?“. GSA Today, 4-10.
https://doi.org/10.1130/1052-5173(2003)0132.0.CO;2
Tripati, A.K., C.D. Roberts, und R.A. Eagle. 2009. „Coupling of CO2 and Ice Sheet Stability Over Major Climate Transitions of the Last 20 Million Years“. Wissenschaft, Vol. 326, S. 1394 1397, 4. Dezember 2009. DOI: 10.1126/science.1178296
Zachos, J. C., Pagani, M., Sloan, L. C., Thomas, E. & Billups, K. „Trends, Rhythmen und Abweichungen im globalen Klima von 65 Ma bis heute“. Wissenschaft 292, 686--693 (2001).