Modul: Auftreten von Eis- und Warmzeiten

Im Laufe der Erdgeschichte gab es mehrere Perioden kalten Klimas: die Eiszeitalter. Bei diesen Perioden handelt es sich nicht etwa um zusammenhängende Zeiträume großer Kälte. Vielmehr sind Eiszeitalter von extremen Klimaschwankungen geprägt. So bestand das letzte Eiszeitalter, das vor ca. 2,4 Mio. Jahren begann und in dem wir heute noch leben, aus bisher vier größeren Eiszeiten mit dazwischenliegenden Warmzeiten. In einer solchen Warmzeit befinden wir uns heute.

Als Eiszeit bezeichnet man eine mehrere hundert Jahre anhaltende Periode stark gesunkener Temperaturen auf der Erde. Während dieser Zeit kommt es zu einem Anwachsen der Eisdecken in Gebirgen und höheren Breiten der Nord- und Südhalbkugel, die als kilometerdicke Eisschichten weit ins Inland vorstoßen. So blieb in Deutschland während des jetzigen Eiszeitalters lediglich das Gebiet zwischen dem nördlichen Rand der Mittelgebirge und der Donau dauerhaft unvergletschert. Während der größten Eisausdehnung in der vorletzten Eiszeit war weltweit eine Fläche von 48 Mio km² (ca. 32% der Festlandfläche) eisbedeckt. Im Vergleich dazu weist die heutige Situation eine Vereisung von 15 Mio km² (ca. 10% der Festlandfläche) auf.

Eine allgemein anerkannte Erklärung für das Auftreten von Eiszeiten gibt es noch nicht. Als eine wesentliche Ursache wird jedoch die Schwankung der Sonneneinstrahlung durch leichte Veränderungen in der Erdumlaufbahn und der Neigung der Erdachse angenommen.

In diesem Modul wollen wir ein Differentialgleichungsmodell aufstellen, mit dem die Existenz von Eis- und Warmzeiten erklärt werden kann. Durch Verallgemeinerung dieses Modells soll dann auch eine Erklärung für den Wechsel zwischen Eis- und Warmzeiten geliefert werden. Abschließend wollen wir untersuchen, ob sich mit Hilfe unseres Modells auch der Zusammenhang zwischen CO₂-Ausstoß und globaler Erwärmung erklären lässt.