Eem-Interglazial

Die Eem-Warmzeit (Synonym Eem-Interglazial), oft kurz als Eem oder im Alpenraum auch als Riß/Würm-Interglazial benannt, war die letzte Warmzeit vor der heutigen, dem Holozän. Sie begann vor etwa 126.000 Jahren und endete vor 115.000 Jahren und ist nach dem Fluss Eem in den Niederlanden benannt beziehungsweise im Alpenraum als die Warmzeit zwischen Riß und Würm. In der internationalen Gliederung des Pleistozäns, die auf der Ausgliederung von Sauerstoff-Isotopenstufen beruht, wird das Eem in der Stufe 5 und dort als fünfte Unterstufe e eingeordnet.

Forschungsgeschichte zur Eem-Warmzeit

Bittium reticulatum, von Pieter Harting als Leitfossil für die Eem-Warmzeit angesehen, gezeichnet von ihm selbst (veröffentlicht 1886)

Die Eem-Warmzeit wurde im Jahre 1874 als selbstständige stratigraphische Einheit erkannt, nachdem Pieter Harting bei Bohrungen in der Gegend von Amersfoort (Niederlande) fossilreiches Material zu Tage gefördert hatte, dessen Artenzusammensetzung weit von jener der heutigen Nordsee entfernt war. Hingegen wurden viele sehr ähnliche Arten von Schnecken und Muscheln im Atlantik südlich der Straße von Dover gefunden; ihr Verbreitungsgebiet reicht heute von den Küsten Portugals (Lusitanische Faunenprovinz) bis ins Mittelmeer (Mediterrane Faunenprovinz). Dies war für Harting ein Anzeichen dafür, dass in der Zeit, in der die Sedimente mit den Fossilien abgelagert worden waren, weit höhere Temperaturen geherrscht haben mussten als heute auf diesem Breitengrad. Harting benannte die Ablagerungen „Système Eémien“, nach dem Fluss Eem in der Nähe von Amersfoort.

Später wurde die Zusammensetzung der niederländischen Molluskenfauna aus der Eem-Warmzeit von Lorié (1887) und Spaink (1958) eingehend untersucht. Leitfossilien wurden festgelegt, mit deren Hilfe gleich alte stratigraphische Schichten identifiziert werden konnten. Es zeigte sich, dass die Schichten der Eem-Warmzeit oft auf den Grundmoränen der Saale-Eiszeit abgelagert und über ihnen lokale Flussschotter oder äolische Ablagerungen aus der Weichsel-Eiszeit zu finden sind. Daraus lässt sich auf eine Warmzeit zwischen diesen beiden Kaltzeiten schließen.

In den Niederlanden sind die Ablagerungen der Eem-Warmzeit jedoch nie überlagert von Grundmoränen der Weichsel-Eiszeit.

Van Voorthuysen veröffentlichte im Jahre 1958 eine Arbeit über die Foraminiferen der Typuslokalität und Zagwijn einige Jahre später die Palynologie mit den Pollenzonen (1961). Am Ende des zwanzigsten Jahrhunderts wurde die Typuslokalität erneut und diesmal multidisziplinär anhand von alten und neuen Daten untersucht (Cleveringa et al., 2000). Gleichzeitig wurde ein Parastratotyp bezeichnet, dieser liegt im Glazialbecken von Amsterdam. Im Zuge der Bohrung Amsterdam-Terminal (Van Leeuwen et al., 2000) wurde dieser Typus interdisziplinär beschrieben. Diese Autoren veröffentlichten auch eine Uran-Thorium-Datierung der spätinterglazialen Ablagerungen dieser Bohrung mit einem Alter von 118.200 Jahren (± 6300 Jahre).

Einen historischen Überblick der niederländischen Eem-Untersuchungen gaben Bosch, Cleveringa und Meijer im Jahre 2000.

Dauer und Klimaentwicklung

Die Eem-Warmzeit hatte eine Dauer von etwa 11.000 Jahren. Sie begann vor etwa 126.000 Jahren, nach der Saaleeiszeit beziehungsweise Riß-Eiszeit und endete vor etwa 115.000 Jahren mit dem Beginn der Weichseleiszeit bzw. Würmeiszeit. Die Eem-Warmzeit war gekennzeichnet durch relativ stabile klimatische Verhältnisse. Die Temperatur im Optimum der Warmzeit lag in Europa mehrere Grad über der heutigen Mitteltemperatur. Dies hatte unter anderem zur Folge, dass der Meeresspiegel höher lag als gegenwärtig und viele Ebenen und Becken überflutet waren (Transgression).

Mit dem Beginn der Eem-Warmzeit fällt der Beginn des letzten Abschnitts des Eiszeitalters Pleistozän zusammen: das Obere Pleistozän umfasst die Eem-Warmzeit und die Würm-Eiszeit. Danach begann mit dem Holozän jene Warmzeit, in der wir heute leben. Als charakteristischer Punkt für den Beginn der Eem-Warmzeit wird in der Geologische Zeitskala die Änderung des Verhältnisses der Sauerstoffisotopen vor rund 126.000 Jahren angegeben. Diese Änderung kann in den Schalen von Mikroorganismen in Meeresablagerungen aus dieser Zeit festgestellt werden.

Mit Hilfe palynologischer Untersuchungen von Bohrkernen aus Eifel-Maaren konnte gezeigt werden, dass während des Überganges zwischen der Eem-Warmzeit und der Würm-Eiszeit eine Trockenheitsphase von 468 Jahren auftrat. Waldbrände und Staubstürme beeinträchtigten die Wälder in der Eifel und hinterließen ihre Spuren in den Sedimenten. Möglicherweise durch Änderungen der Meeresströmungen kam es zu einem Ausbleiben der Niederschläge. Süßwasser wurde im Eis der vordringenden Gletscher gebunden. Die Trockenheit kam abrupt, innerhalb von 100 Jahren mussten die damals vorherrschenden Wälder einer Steppe weichen. Danach kehrten die Bäume in der Eifel anscheinend wieder zurück, während weiter im Norden kältere Bedingungen herrschten. In der Eifel konnten sich die Mischwälder noch etwa 8000 Jahre lang halten, bis der nächste Kältepuls der eiszeitlichen Klimaschwankungen nur noch eine Tundrenvegetation zuließ. Diese Mischwaldperiode gehört aber nicht mehr zu der Eem-Warmzeit im engeren Sinne.

Klimaschwankungen während der Eem-Warmzeit – Erkenntnisse aus Eisbohrkernen

Die Klimaforschung hat in den letzten Jahren viele Erkenntnisse über das Klima der Vergangenheit gewonnen. Hilfreich waren unter anderem der Summit-Eisbohrkern (72° 34' N, 37° 37' W), der von 1990 bis 1992 durch das Europäische Eisbohrkern Projekt (GRIP) entnommen wurde, und der von NGRIP (North Greenland Ice Core Project) in den Jahren 1996-2003 gezogene Eisbohrkern:

In beiden Bohrkernen wurde unter anderem das Sauerstoff-Isotopen-Verhältnis ¹⁸O/¹⁶O untersucht, welches hauptsächlich durch die Wolkentemperatur zum Zeitpunkt der Schneeformation bestimmt wird, und so direkten Aufschluss über die Temperatur geben kann.

Die Bestimmung der Zeitskalen ist äußerst schwierig. Man hat diese für den Summit-Eisbohrkern, nach Vergleich mit anderen Klimaproxys (Eisbohrkerne, Sedimentkerne, etc.) als hinreichend genau betrachtet, zumindest für die letzten 130.000 Jahre vor heute, vor allem dadurch, dass Faltung und Fließen des Eisschildes in der Gegend der Summit-Station weitgehend ausgeschlossen wurde.

Die Schwankungen im Sauerstoff-Isotopen-Verhältnis in diesem Eisbohrkern deuteten darauf hin, dass Klimaschwankungen (Dansgaard-Oeschger-Ereignis, Heinrich-Ereignisse) nicht auf die letzte Eiszeit beschränkt waren, sondern sich auch durch das Profil vor diesem Glazial ziehen (Eem-Warmzeit, Saale-Eiszeit). Dies steht im Gegensatz zu der relativ hohen klimatischen Stabilität der gegenwärtigen Warmzeit (Holozän, seit ungefähr 11.700 cal. BP). Es wurde daher vermutet, dass die Stabilität der gegenwärtigen Warmzeit eher die Ausnahme als die Regel ist.

Die heftigen Oszillationen im Summit-Eisbohrkern während der Eem-Warmzeit waren allerdings weder im Wostok-Eisbohrkern (Antarktis) noch in Sedimentbohrkernen der Tiefsee wiederzufinden. Es wurde daher zunächst angenommen, dass das Grönlandeis kurzzeitige Schwankungen in der Atmosphären- und Ozeanzirkulation der Nordatlantikregion widerspiegelt.

Es stellte sich bald heraus, dass die untersten 10 Prozent des Eisbohrkerns doch Faltung und Fließen ausgesetzt waren. Die Chronologie der Eem-Warmzeit war dadurch heftig gestört, weswegen daraufhin der NGRIP-Eisbohrkern geborgen und zu Vergleichen herangezogen wurde. Dabei hatte man sich zuvor genau vergewissert, dass das untere Ende des Bohrkerns ungestört war, um so eine klareres Bild über die Eem-Warmzeit zu erhalten.

Es wurde festgestellt, dass die Eem-Warmzeit durchwegs sehr stabil war, mit Temperaturen 5 °C wärmer als heute. Durch einen Vergleich mit anderen Eisbohrkernen im Nordwesten (Camp Century, 77.2°N, 61.1°W) und Südosten (Renland, 71.3°N, 26.7°W) Grönlands stellte sich heraus, dass während der gesamten Warmzeit lediglich ein Teil des südgrönländischen Eisschildes abschmolz, das zentral- und nordgrönländische Eisschild hingegen trotz erhöhter Temperaturen stabil blieb. Diese Erkenntnis hat großen Einfluss auf die Modellierung des zukünftigen Meeresspiegelanstieges. Auch die regionalen Unterschiede erwarten eine weitere, eingehende Untersuchung.

Zudem ließ sich im NGRIP-Eisbohrkern erkennen, dass die der Eem-Warmzeit folgende Eiszeit erst sehr langsam eingeläutet wurde (7000 Jahre) und vor dem wirklich eiszeitlichen Charakter in Isotopenwerten ein Dansgaard-Oeschger Ereignis (DO 25) stattgefunden hat, welches an sich sehr schwach war (mit einer Amplitude von 25 Prozent der nachfolgenden DO-Ereignisse), jedoch den folgenden Ereignissen sehr ähnlich verlief. Dieses ist ein Ausgangspunkt gegenwärtiger Studien.

Literatur

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Weblinks

• www.wissenschaft.de: Von Sandstürmen zur Eiszeit Maare in der Eifel zeichneten Klimaveränderungen vor der letzten Kälteperiode auf