SK-ZAG

Die Lage von Ozeanen und Kontinenten ist einem ständigen Wandel durch die Plattentektonik unterworfen. Das heutige ozeanische Zirkulationssystem mit seinen warmen Oberflächen- und kühlen Tiefenströmungen bildete sich während des Känozoikums schrittweise aus, weil sich Land und Meer umverteilten. Viele Forscher nehmen an, dass sich mehrere entscheidende Klimaveränderungen ereigneten, als sich Verbindungen zwischen zwei Ozeanbecken öffneten oder schlossen. So kühlte sich die Antarktis vermutlich ab, als ihre Landverbindung zu Australien abriss und sich eine kalte Meeresströmung rund um den Kontinent ausbilden konnte. Das könnte eine wichtige Voraussetzung dafür gewesen sein, dass der Kontinent schließlich vereiste. Als sich die Meeresstrasse zwischen Nord- und Südamerika vor etwa drei Millionen Jahren schloss, begann dagegen das Eiszeitalter auf der Nordhemisphäre. Neuere Klimasystemmodelle deuten jedoch an, dass die Öffnung und Schließung von Ozeanpassagen allein nicht ausreicht, um die Klimaentwicklung im Känozoikum zu erklären.

Die Gebirgsbildung spielt ebenfalls eine zentrale Rolle für die langfristige Entwicklung des Klimas. So verstärkte sich beispielsweise das Monsunsystem in Asien, als das Hochland von Tibet sich vor etwa 10 Millionen Jahren um ein bis zwei Kilometer anhob. Diese Hebung veränderte die atmosphärische Zirkulation großräumig. Aber auch küstenparallele Gebirgsketten wie die Sierra Nevada und das Kaskadengebirge in den USA kontrollieren die Verteilung von Niederschlag. Diese Gebirge sind dafür verantwortlich, dass sich innerhalb des nordamerikanischen Kontinents Wüsten gebildet haben. Gebirgsbildende Prozesse beeinflussen das Klima aber nicht nur regional. Meist ist das Wachstum von Gebirgen mit Vulkanismus verbunden, wodurch CO2 in die Atmosphäre gelangt. Gleichzeitig entzieht die chemische Verwitterung der Gesteine, die bei der Gebirgsbildung an die Erdoberfläche gelangen, der Atmosphäre wieder CO2. Dieser Mechanismus trägt auf Zeitskalen von etwa hundert Millionen Jahren wahrscheinlich dazu bei, den CO2-Gehalt der Atmosphäre zu stabilisieren. Besteht ein Ungleichgewicht zwischen diesen tektonisch gesteuerten CO2-Quellen und -Senken, kann sich der CO2-Gehalt der Atmosphäre kurzfristig ändern. Viele Forscher vermuten, dass die oben beschriebene Abnahme des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre in der ersten Hälfte des Känozoikums eine tektonische Ursache hatte.

Bisher lassen sich die Auswirkungen tektonischer Prozesse auf das globale Klima nur sehr unzureichend berechnen. Dies liegt vor allem daran, dass Gebirge und Ozeanpassagen in globalen Klimasystemmodellen nur unzureichend wiedergegeben sind. Es ist daher eine große Herausforderung, die topographische Entwicklung von Gebirgen und Hochplateaus zu rekonstruieren und zu berechnen, wie sich die Topographie auf die Niederschlagsverteilung auswirkt. Verwitterungsprozesse und ihre Auswirkungen auf den CO2-Gehalt der Atmosphäre lassen sich zurzeit ebenfalls nicht genau modellieren. Zukünftig gilt es insbesondere zu erforschen, ob tektonische Prozesse die globale Abkühlung im Verlauf des Känozoikums verursachten.

Tektonische Prozesse gehören ohne Zweifel zu den stärksten Antriebsmechanismen des globalen Klimas. Möglicherweise beeinflussen Klimaveränderungen umgekehrt aber auch Gebirgsbildungsprozesse. Zwischen Tektonik und Klima könnte es also einen echten Rückkopplungsmechanismus auf einer Zeitskala von einigen Millionen Jahren geben. Wie stark diese Rückkopplung ist, muss aber noch erforscht werden. Diese Forschung besitzt ein großes Poten­zial, um unterschiedliche geowissenschaftliche Teildisziplinen stärker miteinander zu verknüpfen.