Die Mittelalterliche Wärmeperiode in Afrika

Die Mittelalterliche Wärmeperiode war bereits um die Jahrtausendwende Gegenstand der berühmten Hockeystick-Kontroverse. Damals behauptete eine Forschergruppe um Michael Mann, dass das vorindustrielle Klima ereignislos monoton gewesen sei. In den nachfolgenden Jahren stellt sich diese Idee jedoch als falsch heraus, und die historische Wärmephase vor 1000 Jahren wurde wieder in die offiziellen Klimakurven aufgenommen. Trotzdem hält sich hartnäckig das Gerücht, die Mittelalterliche Wärmeperiode (MWP) wäre ein regional begrenztes Phänomen gewesen, ohne globale Bedeutung. Die Implikationen sind klar: Falls sich die MWP als globales Ereignis herausstellen sollte, müssten die natürlichen Klimafaktoren in den Modellen kräftig nachjustiert werden. Insbesondere die Sonne wird in den aktuellen Simulation in ihrer Klimawirkung fast auf Null heruntergedreht. War es wirklich nur Zufall, dass die Sonne während der MWP besonders stark war?

Auf der IPCC-nahen Klimaplattform klimafakten.de ist die Denkweise der IPCC-Seite zur MWP dokumentiert:

Es ist häufig zu hören, die Mittelalterliche Warmzeit (ca. 950 bis 1250 n. Chr.) sei genauso warm wie das heutige Klima gewesen – oder gar noch wärmer. Implizit wird daraus geschlossen, die heutige Erwärmung sei natürlich und nicht durch menschliche Einflüsse verursacht. Oder die aktuell zu beobachtende Klimaerwärmung sei unproblematisch. Doch diese Argumente sind eher rhetorischer als wissenschaftlicher Art.

Erstens war die Mittelalterliche Warmzeit ein eher regionales Phänomen. Zwar gibt es in der Tat Belege dafür, dass damals Teile der Erde (etwa der Nordatlantik) wärmer waren als heute. Diese Erwärmung und der damit verbundene Rückgang des arktischen Eises ermöglichte es beispielsweise den Wikingern, weiter nach Norden zu fahren, als dies vorher denkbar gewesen wäre. Doch gleichzeitig war es an anderen Orten der Erde wesentlich kälter als heute, etwa im tropischen Pazifik (Mann 2009) – siehe dazu die ausführliche Antwort.

Die von klimafakten.de und IPCC behauptete regionale Beschränkung der MWP wollen wir im Folgenden näher unter die Lupe nehmen. Im Rahmen des MWP-Kartierungsprojektes wühlen wir uns derzeit durch die Literatur und recherchieren, wie das globale Klima 800-1200 n Chr. nun wirklich ausgesehen hat. Heute geht es nach Afrika, wo die Anzahl der Arbeiten bislang recht überschaubar ist.

Die vorhandenen Studien haben wir in der nachfolgenden Karte zusammengestellt. Rot markiert sind Studien, bei denen vor 1000 Jahren eine Wärmephase herrschte. Wie man schnell erkennt, häufen sich die roten Punkte in drei großen Provinzen: In Nordwest Afrika, im südlichen Afrika und in Ostafrika. Aus den anderen Teilen Afrikas gibt es keine hochauflösenden Temperaturdaten aus dieser Zeit. Blaue Punkte haben wir für Studien reserviert, in denen sich die MWP durch Abkühlung auszeichnet. Allerdings gibt es in ganz Afrika keinen einzigen dokumentierten Fall dieser Art. Graue Punkte im Bereich Kamerun und Gabon zeigen Untersuchungsergebnisse an, in denen kein Trend im Bereich der MWP nachzuweisen war. Man darf gespannt sein, ob sich diese Temperaturmonotonie in weiteren Arbeiten bestätigten lässt.

 

Die gelben und grünen Punkte geben Studien an, die sich ausschließlich mit den Niederschlägen beschäftigt haben. Gelbe Punkte bezeichnen Orte, an denen die MWP durch Dürre und Trockenheit gekennzeichnet ist. Grüne Punkte stehen hingegen für Gegenden, die während der MWP feuchter wurden. Die Auswertung zeigt, dass der allergrößte Teil Afrikas während der MWP unter Dürre litt. Nur in Südwest Afrika und möglicherweise Teilen der Sahara hat es offenbar häufiger geregnet. Dies ist durchaus verständlich, da ein massiver Klimawandel samt Temperaturerhöhung im Zuge der MWP auch die Regengürtel verschiebt. Da können einige Gegenden trockener und andere feuchter werden. Trotzdem fällt in Afrika insgesamt der Trend zu verstärkter Dürre auf. Das passt ins Bild.

Sie können die einzelnen Studienzusammenfassungen per Mausklick auf der Original-Google-MWP-Karte aufrufen. Im Folgenden möchten wir Ihnen die Temperaturkurven im einzelnen vorstellen. Wir beginnen in Nordwest-Afrika und bewegen uns dann gegen den Uhrzeigersinn um den Kontinent herum. Die in der Karte eingetragenen Zahlen bezeichnen die verschiedenen Publikationen. Die Abfassung einer englischsprachigen Facharbeit zur MWP in Afrika ist in Vorbereitung. Dort sollen dann die Einzelheiten in aller Ausführlichkeit beschrieben und diskutiert werden.

 

0) Martin-Puertas et al. 2010: ODP 976

Starten möchten wir unsere historische Afrikarundreise im spanischen Andalusien. Das liegt zwar nicht in Afrika, ist aber nahe dran. Eine Forschergruppe um Celia Martín-Puertas vom Potsdamer Geoforschungszentrum hat Sauerstoffisotope und andere chemische Klimaproxies in einem See nahe dem andalusischen Cordoba sowie in einer Offshore-Forschungsbohrung südlich von Malaga untersucht. Anhand dieser Daten konnten die Autoren die Temperaturentwicklung der Region während der vergangenen 4000 Jahre rekonstruieren. Dabei fanden Martín-Puertas und Kollegen eine ausgeprägte Wärmespitze um das Jahr 1000 n. Chr., die laut Diagramm eine Gesamtdauer von etwa 200 Jahren besaß (rechte Kurve in Abbildung unten; SST steht für sea surface temperature). Die heiße Phase entspricht der Mittelalterlichen Wärmeperiode.

 

 

1) Chedaddi et al. 1998: Tigalmamine lake, Middle Atlas

Springen wir über die Meerenge von Gibraltar nach Marokko. Im Mittleren Atlas untersuchte ein Forscherteam um Rachid Cheddadi die Ablagerungen des Tigalmamine Sees. Anhand von Pollen rekonstruierten sie die Juli- und Januar-Temperaturen der letzten 10.000 Jahre (Graphen B und C in der beigefügten Graphik). Deutlich erkennbar ist eine Wärmephase, die etwa 1000 n. Chr. begann und einige hundert Jahre andauerte und schließlich durch die Kälte der Kleinen Eiszeit abgelöst wurde.

 

 

2) McGregor et al. 2007: GeoB 6008-1 & 2

Nordwestlich von Agadir wurden vor einigen Jahr die Bohrkerne GeoB 6008-1 & 2 gewonnen. Mithilfe der sogenannten Alkenon-Paläothermometrie ermittelten McGregor et al. 2007 die Temperaturentwicklung der vergangenen 2500 Jahre. Die Daten zeigen eine Wärmephase, die bereits um 700 n Chr. früh und abrupt beginnt und bis ca. 1100 n Chr. langsam abfallend anhält.

 

 

 

3) Kim et al. 2007: GeoB 6007-2

Ein Stückchen weiter westlich des zuvor genannten Bohrkerns wurde ein weiterer Sedimentkern gewonnen, nämlich GeoB 6007-2. Er deckt die letzten 10.000 Jahre ab und wurde von Kim et al. 2007 ebenfalls mit der Alkenon-Methodik bearbeitet. Um 1000 n Chr. ist eine ausgeprägte Wärmeperiode zu erkennen, mit einer starken Abkühlung von etwa einem Grad in Richtung Kleiner Eiszeit.

 

 

4) deMenocal et al. 2000: ODP well 658C, off Cap Blanc

Aus dem nördlichen Offshore-Bereich von Mauritanien stammt der Sedimentkern ODP 658C. DeMenocal und Kollegen rekonstruierten die Temperaturgeschichte an diesem Material mithilfe von Foraminiferen (marinen Einzellern) für die letzten 2500 Jahre. Die Mitelalterliche Wärmeperiode ist durch zwei Wärmespitzen gekennzeichnet, die sich um 900 n Chr. und 1400 n. Chr. ausbildeten und jeweils zweihundert Jahre andauerten. Während der nachfolgenden Kleinen Eiszeit um 1600 sanken die Temperaturen um enorme 3-4°C .

 

 

 

5) Kuhnert & Mulitza 2011: GeoB 9501

Der Sedimentkern GeoB 9501 stammt aus dem südlichen Offshore-Bereich Mauretaniens und dokumentiert die Klimageschichte der letzten 1700 Jahre. Henning Kuhnert und Stefan Mulitza vom Marum-Institut der Universität Bremen dokumentierten mithilfe von Magnesium-Calcium-Verhältnissen an Foraminiferen die Temperaturentwicklung und fanden 800-1200 n. Chr. eine Mittelalterliche Wärmeperiode, die im Durchschnitt um 1,1°C wärmer war als die nachfolgende Kleine Eiszeit.

 

 

6) Dupont et al. 2004: GeoB 1023-5

Aus der GeoB-Sedimentkernserie stammt auch der Kern 1023-5, der nördlich des Walfischrückens im Grenzbereich von Angola und Namibia gezogen wurde. Auf Basis der Alkenon-Methode erstellten Lydie Dupont und Kollegen der Universitäten Bremen und Göttingen eine Temperaturkurve der letzten 21.000 Jahre.

 

 

 

7a) Tyson & Lindesay 1992: Core SF7

Vor der Küste des namibischen Swakopmunds wurde der Sedimentkern SF7 erbohrt. Tyson und Lindesay beschrieben in einer Publikation aus dem Jahr 1992 die Temperaturentwicklung der vergangenen 2000 Jahren unter Verwendung von Foraminiferen-Vergesellschaftungen, also Veränderungen in der Einzeller-Zusammensetzung. Zwischen 100-1200 n Chr. fanden die Forscher eine starke Wärmespitze. Ab 1400 n Chr. setzte eine bedeutende Abkühlung ein, die zur Kleinen Eiszeit hinführte.

 

 

 

7 b) Meisel et al. 2011b: Gravity Core NAM1

Nur wenige Kilometer westlich von SF7 wurde der Sedimentkern NAM1 aus dem Meeresboden gezogen. Ein Team um Sandra Meisel von der Humboldt-Universitt zu Berlin ermittelte den Temperaturverlauf für die letzten 3000 Jahre mithilfe der Alkenon-Methode sowie Sauerstoffisotopen. Die Forscher entdeckten eine Warmphase zwischen 750-1050 n. Chr. mit anschließender Abkühlung im Zusammenhang mit der Kleinen Eiszeit. Die Wiedererwärmung zu Beginn der Modernen Wärmeperiode begann 1850.

 

 

8 ) Farmer et al. 2005: ODP Hole 1084B

Wenige hundert Kilometer südlich von NAM1 wurde im Rahmen des wissenschaftlichen Ocean Drilling Programs ODP ein Sedimentkern mit der Bezeichnung 1084B  erbohrt. Die Lokalität befindet sich nordwestlich von Lüderitz. Eine Wissenschaftlergruppe um Christa Farmer vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University bestimmte die Temperaturkurve für die letzten 21.000 Jahre unter Verwendung der Magnesium-Calcium-Methode an planktonischen Foraminiferen (Kurve C in der untenstehenden Abbildung). Gut erkennbar ist eine von 800-1000 n. Chr. andauernde Wärmephase.

 

 

 

9) Leduc et al. 2010: GeoB8331-2 & 4

Die Sedimentkerne GeoB8331-2 & 4 stammen aus den Küstengewässern nahe Oranjemund im nordwestlichen Südafrika. Die über die Alkenon-Methode ermittelte Temperaturkurve der letzten 3000 Jahre zeigt eine Wärmephase zwischen 900-1300 n. Chr. an, die um 1200 n. Chr. einen Höhepunkt erreicht. Siehe blaue Kurve C in der aufgeführten Graphik aus Leduc et al. 2010.

 

 

 

10) Talma & Vogel 1992: Cango Cave

Nach dieser Vielzahl von Offshore Sedimentkernen geht es nun wieder an Land. Wenige hundert Kilometer östlich von Kapstadt liegt die Cango Höhle. Tamla und Vogel führten an einem Tropfstein Sauerstoffisotopen-Untersuchungen durch, die sie zu Temperaturrekonstruktionen verwendeten. Sie fanden um das Jahr 900 n Chr. herum eine 100 Jahre andauernde Wärmepitze.

 

 

11) Truc et al. 2013, Holmgren et al 2003, Scott 1999: Wonderkrater

Gehen wir nun in den Nordosten Südafrikas, nach Limpopo. Dort gibt es ein Moor mit dem schönen Namen Wonderkrater, das die Klimageschichte der vergangenen 20.000 Jahre archiviert hat. Mehrere Forscherteams haben hier im Laufe der Zeit Pollen und Sauerstoffisotopenuntersuchungen angestellt. Eine Forschergrupp um Loïc Truc von der Université Montpellier hat die Entwicklung in einer Publikation von 2013 graphisch dargestellt. Kurve H zeigt die Sommer-Temperaturen (rot, “TWarmQ”), Kurve I die Winter-Temperaturen (violett, “TColdQ”). Es fällt eine Wärmephase zentriert um das Jahr 1000 n. Chr. auf, als es 1-2°C wärmer war als während der vorangegangenen Kältephase der Völkerwanderungszeit und der nachfolgenden Kleinen Eiszeit.

 

 

12) Holmgren et al. 1999 &2001, Tyson et al. 2000: Makapansgat Valley

Etwa 50 km nordöstlich des Wonderkraters liegt im Makapansgat Valley die Cold Air Höhle. Die dortigen Tropfsteine liefern ein gutes Klimaarachiv für die letzten 3000 Jahre. Mehrere Publikationen haben die Klimaentwicklung zum Thema und dokumentieren eine Wärmephase von 900-1500 n. Chr. mit einem kurzen kühleren Ziwschenspiel 1100-1200 n. Chr. Die Temperaturen stürzten ab 1500 kräftig ab, was den Beginn der Kleinen Eiszeit markiert.

 

 

13) Huffman 1996: Manpungubwe National Park

Aus dem Dreiländereck zwischen Südafrika, Botswana und Simbabwe stammt eine klimatische Beschreibung von Thomas Huffman von der University of the Witwatersrand. Huffman dokumentiert eine Warmphase die von 900-1300 n. Chr. andauerte. Den Kernbereich der Kleinen Eiszeit sieht der Forscher 1675-1780.

 

 

 

14) Schefuss et al. 2011: GeoB9307-3

Kehren wir für einen Moment in den Offshorebereich zurück. Ein Team des Bremer Marum-Institutsum Enno Schefuß untersuchte einen Sedimentkern aus dem mosambikanischen Sambesidelta und rekonstruierte die Temperaturgeschichte mithilfe der geochemischen Tex86-Methode. Schefuß und Kollegen fanden eine um das Jahr 1000 n. Chr. ausgebildete Mittelalterliche Wärmeperiode, die etwa 1°C wärmer war, als die nachfolgende Kleine Eiszeit. Bemerkenswert ist auch der Temperaturlangzeittrend für die vergangenen 10.000 Jahre: Das Meer kühlte sich während dieser Phase um 2°C ab.

 

 

 

15) Tierney et al. 2010: Lake Tanganyika

In Ostafrika bilden Seen gute Klimaarchive. Eine Gruppe um Jessica Tierney dokumentierte anhand der erwähnten Tex86-Methode die Temperaturgeschichte des Tanganjikasees. Warme Bedingungen herrschten 1000-1400 n. Chr., mit Temperaturen, die etwa 1°C über denen der vorhergehenden Kältephase der Völkerwanderungszeit und der nachfolgenden Kleinen Eiszeit lagen. Siehe orange-rote Kurve A in beigefügter Abbildung.

 

 

 

16) Sinninghe Damsté et al. 2012: Lake Challa

Der Challa See liegt am Hang des Kilimandscharo und erschließt die Klimageschichte der vergangenen 25.000 Jahre. Wiederum kommt die TEX86-Methodik zum Einsatz. Die Mittelalterliche Wärmperiode war um 2,5°C wärmer als die nachfolgende Kleine Eiszeit.

 

 

17) Berke et al. 2012: Lake Turkana

Abschließend geht es zum Turkanasee in Nordkenia. Auf Basis der TEX86-Methode konnte eine Warmephase von 800-1500 n. Chr. dokumentiert werden, die 1000-1100 n. Chr. durch eine kühlere Episode kurz unterbrochen wurde.

 

 

 

Zusammenfassung

Die Mittelalterliche Wärmeperiode ist in Arika durch eine Vielzahl von Studien gut dokumentiert. Die Fallstudien stammen aus Nordwest Afrika, dem südlichen Afrika sowie Ostafrika. Auch wenn es leichte zeitliche Abweichungen in den Rekonstruktionen gibt, kristallisiert sich eine Hauptwärmephase von 800-1400 n Chr. heraus, die kurzfristig durch kältere Episoden von bis zu 100 Jahren Dauer unterbrochen war. Die Kleine Eiszeit begann erst gegen 1500 n. Chr. und ist durch eine starke Abkühlung markiert.

Es ist klar, dass die zeitliche Auflösung der verwendeten Studien sehr unterschiedlich ist. Während einige Rekonstruktionen mehre Jahrzehnte auflösen, lassen sich bei anderen Arbeiten nur Aussagen auf Jahrhundert-Basis treffen. Weiterhin ist zu beachten, dass die verwendeten C14-Altersdatierungen und ihre zeitlichen Interpolationen Ungenauigkeiten enthalten. Offenbare zeitliche Diskrepanzen in der Entwicklung müssen daher nicht unbedingt real sein, sondern können einer beschränkten bzw. ungewissen zeitlichen Datierung geschuldet sein. Dies wird zum Beispiel klar, wenn man Ergebnisse nahegelegener Untersuchungsgebiete bzw. Sedimentkerne betrachtet, die einen zeitlichen Verzug zueinander aufweisen (z.B. Sedimentkerne NAM1 und SF7 vor Swakopmund, wo ein Verzug von ca. 250 Jahre vorzuliegen scheint).

Auf die Dürregeschichte Afrikas wollen wir hier aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit vorerst verzichten. Ein Blick auf die Karte zeigt, dass die Mittelalterliche Wärmeperiode in den meisten Gegenden des Kontinents mit einem Trend zu größerer Trockenheit einherging. Allerdings gibt es Ausnahmen, die auch zu erwarten sind, wenn sich Regengürtel verschieben.

Im Rahmen unseres Kartierungsprojektes zur Mittelalterlichen Wärmeperiode wollen wir uns in den kommenden Wochen mit der Antarktis, Australien und Neuseeland beschäftigen. Wir fokussieren bewusst zunächst auf die Südhalbkugel, da eine der Arbeitshypothesen der IPCC-Seite ist, die MWP wäre vor allem auf die Nordhalbkugel beschränkt. Die afrikanischen Daten widersprechen diesem Konzept bereits.

Ebenfalls geplant ist für die kommenden Wochen eine englischsprachige Darstellung der MWP in Afrika im wissenschaftlichen Stil, die wir im Pre-Review-Verfahren an geeigneter Stelle im Netz zur Diskussion veröffentlichen wollen. Anregungen erwünscht.

 

Vergleich mit Kartierung von Mann et al. 2009

Im eingangs erwähnten Artikel von klimafakten.de zur MWP gibt es auch eine “auführliche Variante”. Klicken Sie hierzu am oberen linken Rand des Textkastens auf “ausführlich”. Als Kronzeuge gegen eine globale Verbreitung der MWP wird eine Arbeit des legendären Hockeystick-Leitautors Michael Mann angeführt, die 2009 im Fachblatt Science erschienen war. In dieser Arbeit zeigen Mann und Kollegen auch die folgende Karte für den Zeitraum 950-1250 n. Chr., auf der die rekonstruierten Temperaturabweichungen zur Referenzperiode 1961-1990 dargestellt sein sollen.

Abbildung: ‘Rekonstruierte’ Temperaturen für den Zeitraum 950-1250 n. Chr. dargestellt als Abweichung zur Referenzperiode 1961-1990. Die aus der Arbeit von Mann et al. 2009 stammende Karte zeigt ein relativ kühles Afrika, was unter Berücksichtigung der in diesem Blogartikel vorgestellten MWP-Temperaturkurven nicht den Realitäten entspricht. 

 

Die aus Mann et al. 2009 stammende Karte zeigt ein relativ kühles Afrika, was unter Berücksichtigung der in diesem Blogartikel vorgestellten MWP-Temperaturkurven absolut nicht den Realitäten entspricht. Vielmehr scheint das Temperaturniveau damals in vielen Regionen Afrikas mindestens auf dem heutigen Niveau gelegen zu haben. Wie konnte dies passieren? Welche Datenbasis verwenden Mann et al. 2009? In der Arbeit wird behauptet, sie würden sich auf einen globalen Datensatz aus Mann et al. 2008 mit mehr als 1000 einzelnen Klimakurven beziehen. Etwa die Hälfte aller von uns hier verwendeten Temperaturrekonstruktionen aus Afrika war zu diesem Zeitpunkt noch gar nicht publiziert oder wurde von der Mann-Gruppe nicht verwendet. Ein Blick auf die von Mann et al. 2009 verwendete regionale Datenbasis und ihre Gewichtung bringt weitere Ernüchterung: Drei magere Datenpunkte aus Afrika als Ankerpunkte für die fragwürdige MWP-Kartierung der Mann-Gruppe?

Abbildung: Aus Mann et al. 2009 stammende Karte, die die “regionale Gewichtung der verwendeten Klimaproxies für die niederfrequente MWP-Klimakartierung” darstellt. 

 

In einer weiteren Arbeit zur MWP, in der die Wärmeanomalie global kartiert werden sollte, wird Afrika gar komplett ausgespart. Es handelt sich um einen Projektfortschrittsbericht des PAGES2K-Konsortiums, der im Mai 2013 in Nature Geoscience erschien.

 

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