Klimarückkopplungen erwärmten Eiszeit vor 304 Millionen Jahren stark

Die Daten zeigen zwei deutlich getrennte Erwärmungsphasen. In der ersten Phase stiegen die rekonstruierten Meeresoberflächentemperaturen in niedrigen Breiten um rund 2,0 Grad Celsius und blieben etwa 60.000 Jahre erhöht. Die anschließende Hauptphase war mit einem Anstieg um rund 3,5 Grad Celsius verbunden und dauerte ungefähr 35.000 Jahre.

Zusammen mit Klimasimulationen ergibt sich für das gesamte Ereignis eine Zunahme der globalen mittleren Oberflächentemperatur um etwa 7,5 plus oder minus 1 Grad Celsius. Gleichzeitig stieg die modellgestützte Kohlendioxidkonzentration der Atmosphäre von ungefähr 300 auf rund 700 ppm. Die Studie veranschlagt für den gesamten Wärmeschub einen Zeitraum von etwa 175.000 Jahren.

Vulkanismus gab den ersten Schub

Wie aber begann die Erwärmung? Hinweise liefern Quecksilberisotope in den untersuchten Ablagerungen. Für die erste Phase sprechen die Signale für verstärkten lokalen bis regionalen Vulkanismus. Dieser könnte zunächst zusätzlichen Kohlenstoff freigesetzt und das Klima erwärmt haben.

Während der stärkeren Hauptphase fehlt dagegen ein entsprechendes Vulkansignal. Stattdessen passen die Temperatur- und Kohlenstoffschwankungen zu Maxima in den periodischen Änderungen der Erdbahn. Die Forscher folgern deshalb, dass Vulkanismus und eine günstige Konstellation der Erdbahn den ersten Impuls lieferten. Danach könnten positive Rückkopplungen des Klima-Kohlenstoff-Systems eine kritische Schwelle überschritten und wesentlich mehr Kohlenstoff mobilisiert haben.

Als möglicher zusätzlicher Kohlenstoffspeicher kommt gefrorener Boden in hohen Breiten infrage. Eine anfängliche Erwärmung könnte Permafrost aufgetaut und dadurch weitere Treibhausgase freigesetzt haben. Diese Erklärung ist jedoch eine Interpretation der geochemischen und modellgestützten Befunde. Die damalige Kohlenstoffquelle wurde nicht direkt gemessen.

Die Meere gerieten unter Druck

Mit dem stärksten Wärmeschub verschlechterten sich auch die Bedingungen im Ozean. Die Quecksilberdaten sprechen für eine Ausbreitung euxinischer Verhältnisse bis in die lichtdurchflutete Wasserschicht, also sauerstofffreies und schwefelwasserstoffreiches Wasser in oberflächennahen Bereichen. Gleichzeitig wurden Conodonten kleiner und weniger vielfältig.

Auch Riffe veränderten sich. Nach Angaben der Forscher gingen von vielzelligen Tieren aufgebaute Riffgemeinschaften zurück, während makroskopische Algenriffe häufiger wurden. Der Wärmeschub fiel damit mit einer marinen Biokrise zusammen. Die Studie verbindet eine relativ kleine anfängliche Störung mit einer deutlich größeren Erwärmung und einer ausgeprägten Verschlechterung der Meeresumwelt.

Kein Zeitplan für die Gegenwart

Die Parallele zur Gegenwart hat klare Grenzen. Kontinente, Ökosysteme, Ozeanzirkulation und Atmosphäre unterschieden sich vor 304 Millionen Jahren stark von heute. Zudem lief die damalige Erwärmung über Zehntausende Jahre. Für die beiden KGTM-Phasen ergeben sich Raten von ungefähr 0,04 bis 0,10 Grad Celsius pro 1.000 Jahre, während die heutige Erwärmung nach der offiziellen Studienmitteilung um Größenordnungen schneller verläuft.

Trotzdem liefert das Ereignis einen seltenen Blick auf eine starke Klimareaktion innerhalb eines Eiszeitklimas. Entscheidend ist dabei weniger ein direkter Zahlenvergleich als die mögliche Dynamik: Ein begrenzter erster Wärmeschub kann zusätzliche Kohlenstoffspeicher aktivieren und dadurch weitere Erwärmung verstärken. Genau solche Rückkopplungen bestimmen, wie stark das Erdsystem auf anhaltende Störungen reagiert.

Quellen:

Originalstudie im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2601643123

Offizielle Studienmitteilung von University of Cincinnati (UC)

25. August 2026

- Clara Lyu

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