Klimageschichte: Eiszeiten, Vulkane und das Tempo des Wandels

Woher man das weiß: Archive statt Thermometer

Flächendeckend gemessen wird die Temperatur in Deutschland erst seit 1881, weltweit brauchbar etwa seit 1850. Alles davor stammt aus Klimaarchiven: Spuren, die das Klima in Eis, Schlamm, Holz oder Tropfstein hinterlassen hat. Fachleute nennen sie Proxys, Stellvertreter, weil sie die Temperatur nicht messen, sondern nur widerspiegeln. Jedes Archiv hat eine eigene Reichweite, eine eigene Schärfe und eigene Fallen.

Zwei Folgen ziehen sich durch die ganze Seite. Erstens: Je weiter zurück, desto unschärfer. Kurze Ausschläge von wenigen Jahrzehnten verschwinden in vielen Archiven im Mittel. Zweitens: Die meisten Zahlen hier sind Rekonstruktionen mit Spanne, keine Messwerte. Dass zwei seriöse Studien für dieselbe Zeit um mehr als ein Grad auseinanderliegen, ist normal — und wird unten auch so gezeigt.

Der Takt der Eiszeiten: die Milanković-Zyklen

Der serbische Ingenieur und Mathematiker Milutin Milanković (1879–1958) rechnete über Jahrzehnte von Hand aus, wie viel Sonnenlicht in welcher Breite und Jahreszeit ankommt, wenn sich die Erdbahn langsam verändert. Entscheidend wurde ein Briefwechsel mit Wladimir Köppen, dem Vater der Klimaklassifikation: Auf Köppens Anregung rechnete Milanković ab 1922 vor allem die Sommer-Einstrahlung in hohen nördlichen Breiten. Die Kurven erschienen 1924 im Buch von Köppen und dessen Schwiegersohn Alfred Wegener. Die Kernidee der beiden: Über eine Eiszeit entscheidet nicht der Winter, sondern der Sommer in hohen nördlichen Breiten. Ist er kühl genug, übersteht der Schnee des Winters den Sommer, und über Jahrtausende wachsen Eisschilde.

Bestätigt wurde die Idee erst nach Milankovićs Tod: Hays, Imbrie und Shackleton (1976) fanden genau diese Perioden in Ablagerungen vom Meeresgrund und nannten die Erdbahn den „Schrittmacher der Eiszeiten“.

Ehrlich dazu: Die Bahnänderungen verschieben vor allem, wann und wo das Sonnenlicht ankommt, kaum, wie viel insgesamt. Dass daraus Temperaturunterschiede von mehreren Grad werden, liegt an Verstärkern: Wachsende Eisflächen werfen mehr Licht zurück, und in kalten Zeiten nimmt der Ozean mehr CO₂ auf. Und ein Rätsel ist geblieben: Seit etwa einer Million Jahren folgen die Kaltzeiten meist einem Takt von rund 100.000 Jahren, dem der Bahnform, die für sich genommen am schwächsten wirkt. Davor wechselten sie eher im 41.000-Jahre-Takt der Achsneigung. Warum, ist nicht abschließend geklärt; die Fachliteratur spricht vom 100.000-Jahre-Problem.

Und die nächste Eiszeit? Nach Modellrechnungen stünde auch ohne den Menschen in den nächsten Zehntausenden Jahren keine an, weil die Erdbahn derzeit nahezu kreisförmig ist und die Sommer im Norden deshalb nicht kühl genug werden (Berger und Loutre, 2002; Ganopolski, Winkelmann und Schellnhuber, 2016). Die Behauptung, eigentlich stünde bald eine Eiszeit bevor, trägt also nicht.

Die letzte Kaltzeit — und wie sie zu Ende ging

Ihren Höhepunkt, das letzte glaziale Maximum, erreichte die letzte Kaltzeit vor rund 20.000 Jahren. Das skandinavische Eis reichte bis in den Norden des heutigen Deutschlands, die Alpengletscher schoben sich weit ins Vorland. Weil so viel Wasser als Eis an Land lag, stand der Meeresspiegel um die 120 Meter tiefer als heute, und weite Teile der Nordsee waren Land.

Wie viel kälter es im weltweiten Mittel war, ist erstaunlich schwer zu sagen. Der Weltklimarat (IPCC, 2021) nennt 5 bis 7 °C gegenüber der Zeit vor der Industrialisierung. Einzelstudien liegen bei gut 6 °C (Tierney und Kollegen, 2020; im IPCC-Bericht schon berücksichtigt) oder, neuer und weniger kalt, bei rund 4,5 °C mit einer angegebenen Unsicherheit von ±0,9 °C (Annan, Hargreaves und Mauritsen, 2022). Die Spanne ist nicht akademisch: Wie stark die Erde damals auf weniger CO₂ und mehr Eis reagiert hat, ist eine der Beweislinien dafür, wie empfindlich das Klima auf CO₂ reagiert (Treibhauseffekt).

Dann wurde es wärmer, aber nicht gleichmäßig. Die Hauptphase der Enteisung lag nach dem Weltklimarat zwischen etwa 18.000 und 11.000 Jahren vor heute. Die globale Temperatur stieg dabei um rund 5 °C; der eigentliche Anstieg dauerte nach einer Erläuterung des Weltklimarats etwa 5.000 Jahre dieser Phase, in den schnellsten Abschnitten waren es etwa 1,5 °C pro Jahrtausend. Andere Rekonstruktionen setzen Anfang und Ende anders und kommen auf rund 6 bis 7 °C, verteilt auf knapp 10.000 Jahre (Osman und Kollegen, 2021). Seit gut 11.000 Jahren leben wir in einer Warmzeit, dem Holozän; in diese vergleichsweise ruhigen Jahrtausende fallen Ackerbau, Städte und Schrift.

CO₂ in den Eiszeiten: Ursache oder Folge?

Mit der Temperatur stieg in der Enteisung auch das CO₂, von etwa 180 auf etwa 280 ppm. Ein beliebter Einwand lautet: In den Eisbohrkernen steige erst die Temperatur und dann das CO₂, also könne CO₂ nicht die Ursache sein. Die Antwort ist: Beides stimmt ein Stück weit, und es widerspricht sich nicht.

• Den Anstoß gibt die Erdbahn. Mehr Sommersonne im Norden lässt Eis schmelzen und die Ozeane anders zirkulieren.
• Dann verstärkt CO₂. Der Ozean gibt CO₂ ab: zum Teil, weil wärmeres Wasser weniger davon löst, nach heutigem Stand vor allem aber, weil sich Strömungen und Meereis rund um die Antarktis umstellen und kohlenstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche kommt (Sigman, Hain und Haug, 2010). Wie sich das genau aufteilt, ist nicht abschließend geklärt. Das zusätzliche CO₂ wärmt weiter, und schmelzendes Eis legt dunklere Flächen frei. CO₂ ist hier zugleich Folge und Ursache — eine Rückkopplung.
• Die Reihenfolge ist weniger eindeutig als oft behauptet. Eine Auswertung von 80 Archiven weltweit fand, dass die globale Temperatur dem CO₂ über den größten Teil der Enteisung folgte; nur die Antarktis erwärmte sich etwas früher (Shakun und Kollegen, 2012). Mit verbesserter Datierung ließ sich auch für die Antarktis kein sicherer Vorsprung mehr feststellen (Parrenin und Kollegen, 2013). Genau lässt sich das nicht auflösen, weil Luft und Eis im Bohrkern verschieden alt sind.

Heute läuft die Kette andersherum an: Der Mensch fügt das CO₂ zuerst hinzu. Das Jahresmittel 2025 auf dem Mauna Loa lag bei rund 427 ppm, weit oberhalb der Spanne aller Eiszeitzyklen, die die Eisbohrkerne zeigen. Wie CO₂ wärmt und wie viel eine Verdopplung bringt, erklärt Treibhauseffekt.

Die Kleine Eiszeit: kalt, aber nicht überall zugleich

Als Kleine Eiszeit bezeichnet man kühlere Jahrhunderte, grob vom 15. bis ins 19. Jahrhundert, je nach Region und Definition. In Europa rückten die Alpengletscher vor und erreichten vielerorts um die Mitte des 19. Jahrhunderts ihren letzten Höchststand; seither schmelzen sie zurück. Chroniken berichten von strengen Wintern und Missernten.

Der Name führt in die Irre. Mit einer Eiszeit hat sie nichts zu tun: Im weltweiten Mittel ging es eher um Zehntelgrade als um Grade. Und sie war nicht überall gleichzeitig. Eine Auswertung von Klimaarchiven aus aller Welt (Neukom und Kollegen, 2019) fand die kältesten Jahrzehnte im zentralen und östlichen Pazifik eher im 15. Jahrhundert, in Nordwesteuropa im 17. Jahrhundert und in den meisten anderen Regionen erst um die Mitte des 19. Jahrhunderts. Für die sogenannte Mittelalterliche Warmzeit gilt dasselbe: warm, aber nicht überall zur selben Zeit. Anders das 20. Jahrhundert: Es war nach derselben Studie für mehr als 98 Prozent der Erdoberfläche die wärmste Zeit der letzten 2.000 Jahre.

Als Ursachen gelten eine Häufung großer Vulkanausbrüche, eine zeitweise schwächere Sonne — am bekanntesten ist das Maunder-Minimum, etwa in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts, als kaum Sonnenflecken zu sehen waren — und natürliche Schwankungen von Ozean und Atmosphäre. Wie viel welcher Faktor ausmacht, ist nicht abschließend geklärt; viele Studien sehen die Vulkane als wichtigsten Antrieb und den Anteil der Sonne als eher klein.

Ein Beispiel dafür, warum Archive Vorsicht verlangen: Die Themse in London fror in diesen Jahrhunderten mehrmals so fest zu, dass auf dem Eis Jahrmärkte stattfanden. Das lag aber nicht nur an der Kälte. Die alte London Bridge mit ihren engen Bögen bremste den Fluss und machte ihn anfälliger fürs Zufrieren. Seit sie im 19. Jahrhundert ersetzt und die Ufer ausgebaut wurden, fließt die Themse schneller, und Jahrmärkte auf dem Eis gab es nicht mehr — was auch am Ende der Kleinen Eiszeit liegt. Chroniken lügen nicht, aber sie messen nicht nur Klima.

Vulkanwinter: Tambora 1815 und das Jahr ohne Sommer

Im April 1815 brach auf der indonesischen Insel Sumbawa der Tambora aus, einer der gewaltigsten Ausbrüche der letzten Jahrtausende; in der Region starben Zehntausende Menschen. Fürs Klima entscheidend war nicht die Asche, die rasch zu Boden fällt, sondern der Schwefel: Er gelangte bis in die Stratosphäre, bildete dort feine Schwefelsäuretröpfchen, und dieser Schleier warf Sonnenlicht zurück ins All. Solche Schleier halten sich ein bis drei Jahre, weil es in der Stratosphäre nicht regnet; erst wenn die Tröpfchen in tiefere Schichten abgesunken sind, wäscht der Regen sie aus (Aufbau der Atmosphäre).

1816 ging als Jahr ohne Sommer in die Geschichte ein. In weiten Teilen Mittel- und Westeuropas war der Sommer kalt und verregnet, Getreide und Kartoffeln reiften nicht oder verfaulten. Die Preise stiegen stark, im Winter 1816/17 hungerten viele Menschen, besonders im Südwesten Deutschlands und in der Schweiz, und Tausende wanderten aus. Oft erzählt wird, dass der Mangel an Futter und Pferden Karl Drais 1817 in Mannheim zu seiner Laufmaschine gebracht habe, dem Vorläufer des Fahrrads. Das ist eine Vermutung, kein belegter Zusammenhang.

Ehrlich eingeordnet: Wie viel vom kalten Sommer 1816 allein auf Tambora geht, lässt sich nicht sauber trennen. Das Jahrzehnt war schon vorher kühl, nach Eisbohrkernen auch wegen eines weiteren großen Ausbruchs um 1809, dessen Vulkan nicht sicher bekannt ist. Und verregnete Sommer gibt es auch ohne Vulkan. Der Ausbruch gilt als Hauptursache der Kälte, aber das Wetter jenes Sommers bleibt auch ein Stück Zufall. Im weltweiten Mittel war die Abkühlung deutlich kleiner als in den am stärksten betroffenen Regionen.

Der am besten vermessene große Ausbruch ist der des Pinatubo auf den Philippinen im Juni 1991. Satelliten verfolgten, wie sich die Schwefelwolke um die Erde legte. Im Jahr darauf lag die globale Mitteltemperatur um bis zu etwa ein halbes Grad niedriger, nach zwei bis drei Jahren war der Effekt abgeklungen. Wie groß genau, hängt davon ab, wie man gleichzeitige Schwankungen wie El Niño herausrechnet.

Zwei Dinge folgen daraus. Ein einzelner Vulkan kann das Klima für ein paar Jahre abkühlen, aber keinen Trend über Jahrzehnte erzeugen — es sei denn, mehrere große Ausbrüche folgen dicht aufeinander, wie es für die Kleine Eiszeit diskutiert wird. Und falls der Einwand kommt, Vulkane stießen mehr CO₂ aus als der Mensch: Nach Schätzungen des US-amerikanischen Geologischen Dienstes (USGS) ist es umgekehrt, der Mensch setzt jährlich grob das Hundertfache frei.

„Das Klima hat sich schon immer geändert“ — stimmt. Was ist heute anders?

Die Klimageschichte liefert keinen Grund zur Entwarnung, sondern drei nüchterne Vergleiche.

Erstens das Tempo. Nach dem Weltklimarat stieg die globale Temperatur in der letzten Enteisung um rund 5 °C in etwa 5.000 Jahren, also im Mittel um etwa 0,1 °C pro Jahrhundert (rechnet man über die ganze Hauptphase von rund 7.000 Jahren, eher 0,07), in den schnellsten Phasen um etwa 0,15. Heute sind es rund 0,2 °C pro Jahrzehnt (IPCC-Einschätzung für 2017, wahrscheinlich 0,1 bis 0,3); für 2016–2025 beziffern Forster und Kollegen (2026) den menschengemachten Anstieg auf 0,27 °C pro Jahrzehnt, mit einer Spanne von 0,2 bis 0,4. Nach den Mittelwerten ist das gut zehn- bis knapp zwanzigmal so schnell wie in den schnellsten Phasen der Enteisung; auch am unteren Rand der Spannen bleibt es ein Vielfaches.

Der Vergleich hat eine offene Flanke, und die gehört dazu: Die Archive der Enteisung sind zu unscharf, um kurze Spitzen zu zeigen. Ein Jahrhundert mit schnellerem Anstieg könnte im Mittel verschwunden sein. Regional gab es sogar sehr schnelle Sprünge: In Grönland stieg die Temperatur während der letzten Kaltzeit mehrmals um viele Grad innerhalb weniger Jahrzehnte, vermutlich weil sich die Strömungen im Nordatlantik umstellten (Golfstrom). Das waren aber regionale Umverteilungen von Wärme, keine ebenso schnellen Sprünge des weltweiten Mittels. Wo die Archive scharf genug sind, ist das Urteil deutlich: Seit 1970 ist die globale Temperatur schneller gestiegen als in jedem anderen 50-Jahre-Zeitraum der mindestens letzten 2.000 Jahre (IPCC, 2021, hohes Vertrauen). Und der Ozean hat sich im letzten Jahrhundert schneller erwärmt als seit dem Ende der Enteisung vor rund 11.000 Jahren (mittleres Vertrauen).

Zweitens die Ursache. Die Antriebe, die früher das Klima bewegten, erklären die heutige Erwärmung nicht: Die Erdbahn ändert sich über Jahrhunderte kaum merklich, Vulkane kühlen nur für ein paar Jahre, und eine Kleine Eiszeit war eher ein Flickenteppich als ein weltweiter Trend. Und die Sonne? Satelliten messen ihre Strahlung seit Ende der 1970er-Jahre; einen Anstieg zeigen sie nicht (NASA). Sonne und Vulkane zusammen haben die globale Temperatur von 1850–1900 bis 2010–2019 nach dem Weltklimarat um −0,1 bis +0,1 °C verändert, also per Saldo kaum.

Forster und Kollegen (2026) schreiben deshalb praktisch die gesamte Erwärmung dem Menschen zu: für 2025 rund 1,37 °C mit einer Spanne von 1,1 bis 1,7 °C, bei gemessenen 1,39 °C über 1850–1900. Die beiden Zahlen sind keine Aufteilung des einen Jahres: Die menschengemachte Erwärmung ist ein geschätzter Pegel mit Spanne, einzelne Jahre liegen wegen Schwankungen wie El Niño mal darüber, mal darunter.

Drittens die Lehre. Die Eiszeiten zeigen, wie empfindlich das Klima ist: Kleine Verschiebungen im Sonnenlicht, verstärkt durch CO₂ und Eis, reichten für einige Grad und ein Meer, das um die 120 Meter stieg. Warm war es auch früher schon: Das Jahrzehnt 2011–2020 lag nach dem Weltklimarat über der wärmsten längeren Phase des Holozäns vor rund 6.500 Jahren (mittleres Vertrauen); die nächste vergleichbar warme Zeit liegt rund 125.000 Jahre zurück, als der Meeresspiegel mehrere Meter höher stand als heute. Dass sich das Klima schon immer geändert hat, heißt also nicht, dass Änderungen harmlos sind — nur, dass die Physik dahinter gut geprüft ist.